視頻簡介：
視頻標簽：電解原理的探究
所屬欄目：高中化學說課視頻
視頻課題：高中化學說課_《幻彩實驗—項目式合作學習“電解原理的探究”》王倩.
本視頻配套資料的教學設計、課件 /課堂實錄及教案下載可聯本站系客服
高中化學說課_《幻彩實驗——項目式合作學習“電解原理的探究”》王倩.
《幻彩實驗——項目式合作學習“電解原理的探究”》
說課稿
人教版化學選修4《化學反應原理》第四章第三節“電解池”。
二、實驗器材
1. 儀器及用品：U型管、鐵架臺、橡膠塞、酒精燈、導線、石墨電極、注射器、鐵絲、火柴、玻璃棒、量筒、燒杯、試管、膠頭滴管等。
2. 藥品及試劑：飽和NaCl溶液、飽和Na
2SO
4溶液，飽和CuSO
4溶液，1mol/L CuCl
2溶液，NaOH溶液（pH=8稀溶液，pH>13濃溶液）、飽和KCl溶液、果凍、鐵氰化鉀溶液、硫氰化鉀溶液、乙醇、紫甘藍提取液、紫色茄子皮提取液、黑香米提取液、紅莧菜提取液、卷心菜提取液、香蕉皮提取液。
三、實驗改進及創新要點
1. 優化實驗裝置
教材中無電解飽和食鹽水的實驗，查閱文獻
[2]中此實驗的改進大都集中在氣體檢驗、尾氣處理上，改進的方式與下圖1（1）相類似。此類裝置的導管中易有氯氣殘留，污染環境。
改進后，裝置操作簡便，安全可靠、無氣體泄露、殘留、綠色環保；可清晰觀察實驗現象，進行氣體收集、檢驗及尾氣處理，如上圖1（2）所示。
2. 改進指示劑
文獻
[2]中用惰性電極電解飽和食鹽水，通過酚酞顯紅色證明陰極有OH
—生成。實驗過程中卻發現陰極附近溶液先呈紅色，之后紅色逐漸變淺甚至褪色，如圖2（1）所示。
在學生已有認知中，用酚酞紅色的深淺來判斷
c(OH
—)的大小，而這個實驗現象與學生的認知產生了沖突。查文獻
[3]得知：酚酞在稀的堿性溶液（pH值為8.2~10.0）里呈紅色，較長時間不褪色。酚酞在濃的強堿性溶液（pH值大于13）里先呈紅色，然后褪為無色。故用酚酞作指示劑，無法準確表達電解飽和食鹽水時
c(OH
—)大小的變化。
引導學生查閱文獻
[4~5]，并進行對比試驗，最終選取了紫甘藍提取液來替代酚酞。紫甘藍在酸性、堿性及中性環境中均呈現不同的顏色，且熱穩定性較好。紫甘藍的變色范圍為pH <6.5粉紅色、7.0 < pH <7.1紫色、7.5< pH < 8.5藍色、8.5 < pH < 12綠色、pH > 12.5黃色。搜索知網，未查到紫甘藍乙醇提取液應用于電解飽和食鹽水的實驗。故選用紫甘藍提取液作電解飽和食鹽水的指示劑，有研究的價值。
改進后實驗現象：陽極溶液由紫色變為紅色（因氯氣與水反應生成HCl），電極附近紅色隨后褪至無色（因氯氣與水反應同時生成HClO）。陰極溶液由紫色迅速變為綠色，隨后逐漸變為黃色（因溶液中
c(OH
—)由小到大），在U型管底部兩極溶液交匯處還可以看到藍色（因7.5< pH < 8.5時紫甘藍呈現藍色），如圖2（2）所示。
改選用紫甘藍提取液作指示劑，惰性電極電解飽和食鹽水，實驗現象明顯。根據陰極溶液顏色的變化，可以感知OH
—產生、濃度由小到大變化的過程；根據陽極溶液顏色的變化，可感知氯氣的生成，體會氯水的酸性和強氧化性。兩極美麗多變的現象，深深地吸引了學生，極大地調動了學生探究學習的興趣。通過分析顏色變化的原因，幫助學生深刻理解電解原理。
3. 比較活性金屬電極與溶液中離子放電能力
利用圖2裝置，在石墨電極的基礎上增加金屬電極，還可清晰的比較石墨電極和金屬電極同時存在時兩極的放電情況。如圖3所示。
4. 模擬氯堿工業
利用圖2裝置，在U型管中間加入含有飽和KCl溶液的果凍充當離子交換膜，可以成功模擬氯堿工業。此裝置改進成本較低，幫助學生體驗化學在工業生產中的應用，培養學生的科學態度和創新意識。如下圖4所示。
四、實驗原理
1. 實驗1：用惰性電極電解飽和食鹽水：2NaCl＋2H
2O
2NaOH＋Cl
2↑＋H
2↑
2. 實驗2：用含飽和KCl溶液的冰粉充當離子交換膜，模擬氯堿工業。
3. 實驗3：比較活性金屬電極與溶液中離子放電能力。
只有石墨電極時，陽極：2Cl
—－2e
—= Cl
2
再插入鐵絲后，陽極：Fe－2e
—= Fe
2+；2Fe
2+＋Cl
2 = 2Fe
3+＋2Cl
—
4. 紫甘藍提取液的變色范圍：pH<6.5粉紅色；7.0<pH<7.1紫色；7.5<pH<8.5藍色； 8.5<pH<12綠色；pH>12.5黃色。
五、實驗教學與評價目標
1. 實驗教學目標
（1） 通過引導學生發現電解實驗中的問題，進行實驗裝置和實驗材料的改進，發展學生“科學探究與創新意識”的素養。
（2）通過對電解飽和食鹽水過程的分析解釋，發展學生“概括關聯和說明論證”的能力，重新建立電解池系統分析的思維模型。
（3）通過其他物質的電解實驗，發展學生“應用實踐、遷移創新”的能力，幫助學生完善認識模型，建構電解原理的化學基本觀念。
（4）通過模擬氯堿工業實驗，體驗化學在工業生產中的價值，增強社會責任感。
2．評價目標
（1）通過對實驗裝置設計方案的交流與點評，診斷并發展學生的實驗探究水平（定性水平）。
（2）通過對電能和化學能之間轉化的感知與分析，診斷并發展學生對能量轉化的認識進階（宏觀現象、微觀認識）以及認識思路的結構化水平（視角水平、內涵水平）。
（3）通過對實驗試劑的改進及處理的交流與點評，診斷并發展學生對化學價值的認識水平（學科價值視角、社會價值視角、學科和社會價值視角）。
六、實驗教學內容
以項目式學習為指導，改進電解實驗裝置，以紫甘藍提取液為指示劑電解飽和食鹽水。通過觀察實驗現象，引導學生分析兩極電極反應、溶液中離子移動方向，正確書寫電極反應及電池總反應方程式。
在此科學探究的基礎上，學生借助含飽和食鹽水的果凍低成本模擬了氯堿工業；又借助石墨、金屬鐵兩種電極，比較了電解飽和食鹽水、飽和Na
2SO
4溶液、飽和CuSO
4溶液、CuCl
2溶液等8組實驗現象的異同。通過辨析、歸納、總結，學生知道了陽極金屬電極優先于溶液中陰離子放電；借助離子的氧化性和還原性強弱，掌握溶液中常見陰陽離子的放電順序，幫助學生深刻理解電解原理。
七、項目式合作學習電解原理的探究過程
【探究活動一】優化實驗裝置
[環節一]：創設情境，提出問題
氯堿工業是以鹽和電為原料生產燒堿、氯氣、氫氣的基礎原材料工業。1萬噸氯堿產品所帶動的一次性經濟產值在10億元人民幣以上。我國一直將主要氯堿產品產量及經濟指標作為我國國民經濟統計和考核的重要指標。下面我們一起學習實驗室電解飽和食鹽水（氯堿工業）的電解原理。
查閱文獻中實驗室電解飽和食鹽水的改進實驗，大多集中在兩極氣體的處理上，如下圖部分改進實驗裝置。
此類裝置的導管中易有氯氣殘留，污染環境。
問：能否將以上裝置優化，使用中學實驗室常用器材，設計一套安全簡單的實驗裝置。
[環節二]：設計組裝，實踐體驗
學生討論，設計組裝了下圖裝置，并檢驗了裝置氣密性。
學生動手實驗：在U型管中加入少量的水，向上拉動一側活動，松開后，觀察兩側液面是否有高度差，如下圖5所示。
[環節三]：發現問題，分析原因
發現問題：相同的實驗裝置和操作，加水量不同時，兩側液面高度顯示的變化不同。
學生分析：加入少量水時，向上拉動左側活塞，水中產生氣泡，說明U型管右側的空氣穿過水進入左側注射器，松開活塞后，左側的氣體壓強大于右側的，所以液面才會顯示左低右高。反之水量較多時，右側進入左側注射器的空氣較少，增大的壓強不足以將左側液體全部壓下，以至于顯示左高右低。
學生總結：不管兩側液面是左低右高，還是左高右低，只要兩側液面有穩定的高度差，都可以證明裝置氣密性良好。
學生還嘗試了其他檢驗裝置氣密性的操作，將U型管一側密封，在另一側加水，發現右側液面不再下降時，兩側液面形成穩定的高度差。
學生評價：動手驗證才能發現實驗的樂趣，原來裝置氣密性檢測也這么有意思。
【探究活動二】改進電解飽和食鹽水的指示劑（實驗1）
[環節一]：實踐體驗，發現問題
學生動手實驗：選擇酚酞作指示劑，用石墨電極電解飽和食鹽水，一段時間后，發現陰極附近的溶液先變紅后變淺甚至褪色。
學生提出疑惑：不是酚酞的紅色越深，代表溶液的堿性越強嗎？
教師引導：請思考這可能是什么原因導致的？
教師提供書籍、知網賬號，學生查閱資料。
[環節二]：收集信息，獲取證據
查閱文獻得知：酚酞在稀的堿性溶液（pH值為8.2~10.0）里呈紅色，較長時間不褪色。酚酞在濃的強堿性溶液（pH值大于13）里先呈紅色，然后褪為無色。
學生評價：電解飽和食鹽水，用酚酞作指示劑實驗現象容易引起誤解，無法準確表達
c(OH
—)大小的變化。
教師引導：可以試試其他的替代指示劑。
查閱文獻得知：紫甘藍、紫色茄子皮、黑香米、紅莧菜、卷心菜、香蕉皮等天然蔬菜及花草中含有花青素，它在酸堿性環境中會變色。
[環節三]：設計實驗方案，探索創新
學生設計實驗：用乙醇分別浸泡紫甘藍、紫色茄子皮、黑香米、紅莧菜、卷心菜獲得提取液。分別以上述提取液為指示劑，惰性電極電解飽和食鹽水。
學生：分析討論、對比實驗現象。
[環節四]：交流總結，獲取新知
學生總結：紫甘藍提取液作指示劑時，陽極溶液由紫色變為紅色，電極附近紅色溶液又褪至無色；陰極溶液由紫色迅速變為綠色，后逐漸變為黃色。兩極溶液不同顏色的變化，可以讓我們看到兩極溶液中離子的變化過程。
教師：查閱知網，未發現將紫甘藍提取液應用于電解飽和食鹽水的實驗，該指示劑有研究的價值。
[環節五]：將改進實驗應用于課堂教學
將本實驗應用于高三一輪復習課堂教學，學生邊觀察實驗現象，教師邊引導學生思考。通過分析兩極的實驗現象，學生較輕松地理解了電解原理，如下圖6所示。
學生分析歸納：
-
陽極室溶液由紫色先變紅色，原因是氯離子在陽極失電子生成氯氣，生成的氯氣與水反應產生的HCl溶于水顯酸性。溶液最后又褪色，原因是氯氣與水反應同時產生了HClO，次氯酸的氧化性又將溶液漂白。
-
陽極上方注射器中濕潤的淀粉-KI試紙變藍，過會變藍的淀粉-KI試紙又褪色。濕潤的淀粉-KI試紙變藍也證明有氯氣生成。學生查閱資料得知，當氯氣量較多時，會發反應生5Cl2＋I2＋6H2O=2HIO3＋10HCl，生成的碘酸無色，所以淀粉-KI試紙變藍后會褪色。
-
陰極室溶液由紫色迅速變為綠色，后逐漸變為黃色。分析溶液堿性逐漸增強，說明水中H+在陰極放電，使溶液中c(OH—)逐漸增大。
-
陰極上方注射器中的無色氣體，可以點燃，結合溶液中c(OH—)的變化，判斷該氣體是H2。
學生評價：這個實驗現象真美！通過這個實驗現象，我能輕松地掌握電解飽和食鹽水的原理。
【探究活動三】比較活性金屬電極與溶液中離子放電能力
比較陽極金屬與離子的放電能力，一般是將石墨電極、金屬電極分別放在兩個相同的溶液中，觀察不同的電解現象。改用在石墨電極的基礎上增加金屬電極，如圖3所示。改進后，可清晰的比較石墨電極和金屬電極同時存在時兩極的放電情況。
通過電解飽和食鹽水的探究學習，學生了解了科學探究的一般過程：提出問題和假設、設計方案、實施實驗、獲取證據、分析解析或建構模型、形成結論及交流評價；掌握了探究學習的基本方法和思路：從問題和假設出發確定研究目的、依據研究目的設計方案、基于證據進行分析和推理。
【探究活動四】模擬氯堿工業
氯堿工業采用離子交換膜法制取燒堿，在陽極室加入精制的飽和食鹽水，陰極室加入純水(加入一定量的NaOH溶液)。
改用含飽和KCl溶液的果凍可起到離子交換膜的作用，如圖4所示。改進后可以低成本模擬氯堿工業，幫助學生體驗化學在工業生產中的作用，培養學生的科學態度和創新意識。
【探究活動五】拓展應用
在此科學探究的基礎上，學生借助石墨、金屬鐵兩種電極，分別做了電解飽和食鹽水、飽和Na
2SO
4溶液、飽和CuSO
4溶液、CuCl
2溶液等6組對比實驗，如下圖7所示。
通過分析實驗現象，比較了兩極陰陽離子的放電能力、金屬電極和離子的優先放電能力；又借助離子的氧化性和還原性強弱，總結了溶液中常見陰陽離子的放電順序，使學生對電解原理有了更加全面和深刻的理解。
學生部分探究實驗報告，如下圖8所示。
八、實驗效果評價
1. 實驗裝置簡便、環保、安全，一裝置多用途。
利用中學實驗室常見儀器，完成了電解原理的探究、氯堿工業的模擬制備，H
2和Cl
2的收集、檢驗及尾氣處理，實驗過程無氯氣溢出，有利于學生實驗、探究式實驗教學。
2. 改進指示劑顏色多變，幫助學生深刻理解電解原理。
將常見的紫甘藍提取液作指示劑，惰性電極電解飽和食鹽水，兩極溶液酸性與堿性的產生、遞增、交匯過程，通過清晰、美麗、多變的顏色表達的淋漓盡致，便于學生分析電解過程，理解電解原理。
3. 實驗趣味性強，與生產、生活密切聯系。
將生活中的常見物質紫甘藍應用于化學教學，用含有飽和KCl溶液的果凍充當離子交換膜，較好地模擬了氯堿工業，讓學生體會了電解原理在工業生產中的應用。
4. 以項目式學習的形式進行實驗探究，培養學生科學探究的能力與創新的意識。
通過該形式探究實驗，可以引發學生更多的創意，如“探究歷年高考試題中出現過的碳酸鈉、亞硫酸鈉等物質的電解實驗”，既能進行其它知識模塊的探究學習，又能強化對電解原理的理解。
參考文獻
1.周業虹.實施項目式學習發展學科核心素養[J].中小學教師培訓,2018(8):33~37.
2.陳艷梅.“電解飽和食鹽水”探究式實驗教學案例分析[J].化學教與學,2018(1):87~89.
3.蒯世定.關于酚酞性質的研究[J].化學教學,1999(12):36~37.
4.周春露,高興邦.化學讓我們的生活更多姿多彩——淺談酸堿指示劑的替代物探究[J].化學教與學,2013(9):93~94.
5.張小平.紫甘藍酸堿指示劑的色彩實驗研究[J].化學教育,2014(11):74~76.
6.中華人民共和國教育制定.普通高中化學課程標準（2017年版）[M].北京:人民教育出版社,2018.
7.王磊.基于學生核心素養的化學學科能力研究[M].北京:北京師范大學出版社,2017.
視頻來源：優質課網 www.jixiangsibao.com
| -----更多視頻請在本頁面頂部搜索欄輸入“電解原理的探究”其中的單個詞或詞組，搜索以字數為3-6之間的關鍵詞為宜，切記！注意不要輸入“科目或年級等文字”。本視頻標題為“高中化學說課_《幻彩實驗—項目式合作學習“電解原理的探究”》王倩.”，所屬分類為“高中化學說課視頻”，如果喜歡或者認為本視頻“高中化學說課_《幻彩實驗—項目式合作學習“電解原理的探究”》王倩.”很給力，您可以一鍵點擊視頻下方的百度分享按鈕，以分享給更多的人觀看。優質課網 的成長和發展，離不開您的支持，感謝您的關注和支持！有問題請【點此聯系客服QQ：983228566】 ----- |
