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視頻標(biāo)簽：全國高中化學(xué),教學(xué)說課視頻

所屬欄目：高中化學(xué)說課視頻

視頻課題：第五屆全國高中化學(xué)實驗教學(xué)說課視頻《電解飽和食鹽水的實驗改進(jìn)》-湖南

教學(xué)設(shè)計、課堂實錄及教案：第五屆全國高中化學(xué)實驗教學(xué)說課視頻《電解飽和食鹽水的實驗改進(jìn)》-湖南省長沙市第一中學(xué)高中化學(xué)

電解飽和食鹽水的實驗改進(jìn)
長沙市第一中學(xué)  張亞文
 
一、使用教材
1、教學(xué)內(nèi)容所屬模塊：選修4《化學(xué)反應(yīng)原理》
2、年級：高中二年級
3、所用教材：人教版
4、所屬章節(jié)：第四章第三節(jié)
二、實驗器材
每小組的實驗儀器和試劑：具支U形管，石墨電極、普通的鐵電極，學(xué)生電源，注射器，酒精燈，帶有橡膠管的導(dǎo)管，帶雙頭鱷魚夾的紅黑導(dǎo)線2根，淀粉碘化鉀溶液，淀粉碘化鉀試紙，火柴，燒杯，酚酞、飽和食鹽水
自制教具：自制的改進(jìn)創(chuàng)新裝置、陽離子交換膜
三、實驗改進(jìn)與創(chuàng)新點(diǎn)

1.    實驗設(shè)計原則“人無我有,人有我精”，化學(xué)組根據(jù)實驗要求創(chuàng)新了電解飽和食鹽水裝置，用透明容器、活性、惰性電極、陽離子選擇膜直觀展示了電解放出氫氣、氯氣、生成氫氧化鈉的過程。既避免產(chǎn)生氫氣與氯氣混合，又防止氯氣與氫氧化鈉反應(yīng)，同時防止尾氣污染環(huán)境。該裝置利用了陽離子交換膜，通過酚酞檢驗兩極產(chǎn)物可以很直觀的體現(xiàn)該膜的作用，便于學(xué)生理解。裝置輕巧、操作簡單。裝置避免了傳統(tǒng)電解飽和食鹽水的復(fù)雜裝置，也可以不用學(xué)生電源，利用電池也可以進(jìn)行電解。
2.    氣體純凈，且實驗過程無污染。整個實驗過程都是在密閉的環(huán)境中進(jìn)行，兩個氣孔被膠帽堵住，氣體不會溢出，且膠帽還便于后續(xù)檢驗過程中注射器直接插入吸取氣體。
3.    實驗現(xiàn)象明顯，趣味性強(qiáng)。在電解過程中的氣泡非常多，便于教師引導(dǎo)學(xué)生觀察，思考?xì)怏w是什么，激發(fā)學(xué)生興趣。由于裝置的透明的，可視性非常好，在兩極產(chǎn)物檢驗的過程中，氯氣使淀粉碘化鉀溶液變色、氫氣的點(diǎn)燃都非常明顯、最后酚酞檢驗溶液的酸堿性可以將本次實驗推向高潮，學(xué)生會驚訝為什么紅色不會擴(kuò)散到另一邊。
4.    本裝置還適合其他電解實驗的使用。
 
四、實驗改進(jìn)設(shè)計的出發(fā)點(diǎn)
氯堿工業(yè)是教材詳細(xì)介紹的化學(xué)工業(yè)之一，電解飽和食鹽水是氯堿工業(yè)中的重要反應(yīng),也是高中化學(xué)課堂中一個非常重要的實驗。不同版本教材中對于電解飽和食鹽水實驗的呈現(xiàn)也有不同，見表1。
表1 三種版本教材電解飽和食鹽水實驗對比

序號	版本	模塊	所處位置	圖示
1	人教版	選修四：化學(xué)反應(yīng)原理	第四章《電化學(xué)基礎(chǔ)》第3節(jié)電解池	無相關(guān)實驗圖、無原理圖，僅有“圖4-10氯堿車間”
2	蘇教版	選修：化學(xué)反應(yīng)原理	專題1 《化學(xué)反應(yīng)與能量變化》第二單元化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化	無相關(guān)實驗圖、有“圖1-22氯堿車間”和“圖1-23 離子交換膜電解槽示意圖”
3	魯科版	選修：化學(xué)反應(yīng)原理	第一章《化學(xué)反應(yīng)與能量變化》第2節(jié)電解	“圖1-2-4實驗室電解食鹽水裝置圖”、“圖1-2-5 工業(yè)電解食鹽水的設(shè)備”、“圖1-2-6離子膜法電解食鹽水的原理示意圖”

電解飽和食鹽水的實驗主要涉及兩極產(chǎn)物的檢驗以及氯氣的處理，在人教版和蘇教版教材中既沒有該實驗的圖示，也沒有安排實驗，在教學(xué)過程中教師通常會按照魯科版教材所示裝置進(jìn)行實驗，即利用帶有支管的U型管。其不足之處在于：（1）該裝置與氯堿工業(yè)的實際生產(chǎn)裝置有一定的距離，在氯堿工業(yè)中所用的陽離子交換膜在教學(xué)實驗中難以實現(xiàn)；（2）利用 U 型管進(jìn)行實驗時，離子在陰陽兩極遷移的距離過長，導(dǎo)致整個電路的電阻較大，實驗時收集氣體所需的時間較長，同時氯氣逸出會造成空氣污染，不利于在課堂進(jìn)行演示；（3）由于U 型管帶有支管，導(dǎo)致浸入溶液中的電極太短，接觸面積小，不利于氣體的產(chǎn)生。
五、實驗教學(xué)目標(biāo)
知識與技能：
    1、理解電解原理，初步掌握一般電解反應(yīng)產(chǎn)物的判斷方法
    2、了解氯堿工業(yè)——電解飽和食鹽水
    3、掌握電解電極方程式和總方程式的書寫。
過程與方法：
1、通過過已學(xué)電解原理相關(guān)知識來思考電解飽和食鹽水實驗，探究分析工作原理。
2、通過電解飽和食鹽水實驗的裝置逐步改進(jìn)，學(xué)生小組猜想討論、實驗驗證、實驗匯報、師生總結(jié)的方法，增強(qiáng)對電解池工作原理的了解，讓學(xué)生感受電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的科學(xué)事實。
情感態(tài)度價值觀：
   1、通過對電解飽和食鹽水實驗的改進(jìn)與創(chuàng)新，體驗“科學(xué)猜想—實驗驗證—歸納總結(jié)—形成理論”的研究過程。知道電解原理的應(yīng)用的廣泛性，實用性，高效性。增強(qiáng)學(xué)生的環(huán)境保護(hù)意識，感受化學(xué)世界的奇妙與和諧。
   2、通過實驗探究，培養(yǎng)學(xué)生善于觀察，勤于思考的科學(xué)態(tài)度，增強(qiáng)理論聯(lián)系實際的能力，并將化學(xué)知識積極應(yīng)用于生活的意識。
   3、學(xué)習(xí)科學(xué)探究、合作學(xué)習(xí)的基本方法，提高科學(xué)探究與團(tuán)隊合作的能力。
六、實驗教學(xué)內(nèi)容
本節(jié)課是學(xué)習(xí)電解原理的相關(guān)基本知識后的有關(guān)原理應(yīng)用的拓展探究以及實驗的改進(jìn)，氯堿工業(yè)是生產(chǎn)生活重要的工業(yè)過程，其產(chǎn)品也是無處不在。基于此，從氯堿化工廠的實際機(jī)器場景引入，利用自制實驗用品，逐步引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會科學(xué)探究、改進(jìn)創(chuàng)新，并通過此過程來培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)境保護(hù)與綠色化學(xué)意識。
七、實驗教學(xué)過程
環(huán)節(jié)1 舊知回顧：展示氯堿化工廠和生活中由氯堿工業(yè)產(chǎn)物制造的產(chǎn)品圖片；復(fù)習(xí)電解原理、陰陽離子的放電順序；學(xué)生書寫電極反應(yīng)式、總反應(yīng)方程式。
環(huán)節(jié)2  實驗探究：通過對教材的書本知識維度提取到實際可觸摸感知的實物維度，通過提出問題，引導(dǎo)學(xué)生小組討論給出實驗改進(jìn)方案，再進(jìn)行對應(yīng)方案的實驗，層層遞進(jìn)深入，問題環(huán)環(huán)相扣，從而逐步的向最終電解飽和食鹽水的改進(jìn)裝置設(shè)計意圖靠攏，并且通過改進(jìn)裝置的真實實驗來進(jìn)一步讓學(xué)生感受創(chuàng)新的快樂與思維進(jìn)階的喜悅。
環(huán)節(jié)3  探究總結(jié)：從探究實驗的的角度和思維提升的維度來總結(jié)本節(jié)課的實驗改進(jìn)、探究創(chuàng)新。
八、實驗效果評價
1. 在探究實驗中發(fā)展能力
 ①解決問題能力：通過提出問題，引導(dǎo)學(xué)生小組積極思考，培養(yǎng)學(xué)生提煉信息和對信息進(jìn)行分析、整合的能力；通過組內(nèi)討論做出假設(shè)，設(shè)計實驗方案，最終分析本質(zhì)、解決問題。
②實驗操作能力：從環(huán)節(jié)1到環(huán)節(jié)3，需要學(xué)生具備較高實驗探究能力，需要較縝密的思維來分析考慮復(fù)雜問題，實驗用到的儀器越來越多，操作步驟更多，創(chuàng)新空間也更大。
2.基于化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)下的教師主導(dǎo)、學(xué)生主體
3個環(huán)節(jié)的實驗探究都是由教師從問題意識引導(dǎo)學(xué)生去探究，都從不同的角度體現(xiàn)了宏觀與微觀探析，變化與平衡思想，證據(jù)推理與模型認(rèn)知，科學(xué)探究與創(chuàng)新意識，科學(xué)精神與社會責(zé)任等五個大的化學(xué)學(xué)科的核心素養(yǎng)，以學(xué)生為主體的形式落實到課堂的每一個環(huán)節(jié)。
 

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