1.3《电解原理的应用》教学设计（表格式）【任务驱动式】高中化学 鲁科版（2019） 选择性必修1

《电解原理的应用》教学设计
一、课标要求
（1）结合真实情境中的应用实例，了解电解池的工作原理，能写出电极反应式和总反应方程式。
（2）认识电解在实现物质转化、能量储存和利用中的重要作用，如氯碱工业、电解精炼铜、电镀等。
（3）能从宏观和微观结合的角度分析电解过程中的物质变化和能量变化，建立电解原理应用的认知模型。
（4）通过实验探究，培养科学探究与创新意识，体会化学技术在生产生活中的实际价值，树立绿色化学和可持续发展理念。
设计意图：课标要求是教学设计的核心依据，在于为电解原理的应用教学明确核心目标。首先，聚焦知识落地，通过真实情境实例，引导学生掌握电解池工作原理及反应方程式书写，夯实学科基础。其次，凸显学科价值，让学生认识电解在物质转化、能量利用中的作用，感知其在工业生产中的实际意义。最后，培养科学思维，引导学生从宏观和微观结合的角度分析电解过程，助力构建电解原理应用的认知模型，提升系统分析能力，依托实验探究培养创新意识，为教学活动设计提供清晰的目标指引。
二、教材分析
本节教学内容来自高中化学鲁科版选择性必修1《化学反应原理》模块中化学反应与能量转化这一章节里的《电能转化为化学能—电解》的第2课时“电解原理的应用”。电解原理的应用是在学生学习了电解原理之后，对电解知识的进一步拓展和深化，它将理论知识与实际生产生活紧密联系起来，具有很强的实用性和综合性，在整个化学知识体系中占据着重要的地位。教材首先通过生活中高纯度铜制品、氯碱工业、制铝等实例引入，引发学生对电解原理应用的兴趣和思考。接着详细介绍了电解饱和食盐水、电解精炼铜、电镀等具体应用实例，通过实验探究、分析讨论等方式，让学生深入理解电解原理在这些过程中的具体应用，掌握电极反应式和电解反应方程式的书写。最后对电解类型进行了总结归纳，帮助学生系统地掌握不同类型电解反应的特点和规律，体会电解原理的应用重要作用。
设计意图：为“电解原理的应用”教学提供清晰指引。一方面，明确教学内容在模块、章节中的归属，强调其作为电解原理“拓展和深化”的属性及实用性、综合性，帮助教师精准把握教学定位，避免知识讲授偏离核心，同时引导教师聚焦理论联系实际，以电解饱和食盐水、电解精炼铜、电镀等具体应用实例，让学生感知化学在生产生活中的价值；另一方面，贴合学生认知规律，梳理教材生活实例引入，具体应用讲解，电解类型归纳的逻辑，为教师搭建兴趣激发、深度探究、知识内化路径提供依据，帮助师生理清逻辑线，构建电解知识体系，还能培养归纳总结与逻辑思维能力，促进学科素养提升。
三、学情分析
知识层面：学生已经学习了电解原理的基本概念和相关知识，掌握电解池的基本原理，电极反应书写步骤及离子放电顺序，能分析简单电解体系的物质变化。能力层面：具备一定的实验观察、逻辑推理和小组合作能力，但对复杂工业体系，含离子交换膜的电解槽的分析的能力较弱，难以将理论原理与实际生产中的“成本、效率、安全”等因素结合。认知特点：对生活中的电镀制品、高纯度铜导线等实例感兴趣，但缺乏对其制备原理的深入思考，易混淆“电解精炼铜”与“电镀”的装置差异和原理细节。基于此，教学中需通过“情境导入→实验探究→问题驱动→模型构建”的思路，降低复杂体系的分析难度，强化理论与实际的联系。在教学过程中，教师应充分利用实验和实例，将抽象的知识形象化，引导学生积极思考、主动探究，培养学生的综合分析能力和解决实际问题的能力。
设计意图：精准把握学生学习 “电解原理的应用” 的起点与难点，为教学实施提供科学依据。一方面，明确学生已掌握的电解原理、电极反应书写等知识及实验观察、推理能力，可作为教学基础避免重复讲解；同时聚焦复杂工业体系分析弱、理论联系实际生产因素，以及易混淆电解精炼铜与电镀等问题，精准定位教学重难点。另一方面，基于学生对生活实例的兴趣，为情境导入→实验探究→问题驱动→模型构建的教学思路提供支撑，助力教师通过实验与实例将抽象知识形象化，针对性降低复杂体系分析难度，强化理论与实际联系，从而有效引导学生思考探究，培养综合分析与解决实际问题的能力。
四、教学目标
（1）能分析电解饱和食盐水、电解精炼铜、电镀的电极反应，准确书写电极反应式和总反应方程式。
（2）理解离子交换膜在氯碱工业中的作用，明确电解精炼铜中阳极泥的形成原因及电镀的装置特点。
（3）通过电解饱和食盐水的实验探究，提升实验观察、现象分析和产物检验的能力。
（4）通过构建“电解应用分析模型”，提高分析复杂电解体系的能力，体会电解技术在氯碱工业、金属提纯等领域的重要价值，认识化学技术对社会发展的推动作用。
设计意图：为电解原理的应用教学，搭建清晰的能力与知识进阶路径：一方面，聚焦核心知识落地，通过要求分析三类电解过程并书写反应方程式，以及理解离子交换膜作用、阳极泥成因等细节，帮助学生夯实电解应用的知识基础，突破工业电解体系的理解难点；另一方面，注重能力与素养培育，借助电解饱和食盐水实验探究，提升学生实验操作与分析能力，通过构建电解应用分析模型，助力学生掌握复杂体系分析方法。同时，融入价值引领，让学生体会电解技术的工业价值与对社会发展的推动作用，实现知识学习、能力提升与学科价值观塑造的统一，为教学实施提供明确方向。
五、教学重难点
教学重点：
（1）电解饱和食盐水、电解精炼铜、电镀的电极反应及总反应方程式。
（2）电解原理在实际生产中的应用价值，氯碱工业制备NaOH、Cl 等。
教学难点：
（1）离子交换膜在氯碱工业中的作用分析。
（2）电解精炼铜中阳极杂质放电规律与电解质溶液浓度变化的关系。
设计意图：全面把握电解原理的应用”教学的核心与关键。将三类电解过程的反应方程式及电解原理的工业应用价值设为重点，是为了让学生牢牢掌握电解应用的核心知识，既夯实反应书写这一基础技能，又明确理论在生产中的实际价值，建立 “理论服务实践” 的认知；而将离子交换膜作用、电解精炼铜中杂质放电与溶液浓度变化设为难点，是基于学生对复杂工业体系分析能力较弱的学情，通过针对性突破这些抽象且关联实际生产的细节，帮助学生扫清理解障碍，深化对电解原理应用的全面认知，为后续分析复杂电解问题、理解工业生产逻辑奠定基础，确保教学既抓住核心又突破关键。
六、教学方法
（1）实验探究法：通过电解饱和食盐水、铁钉镀铜实验，让学生直观感受电解过程。
（2）问题驱动法：设计阶梯式问题，引导学生逐步分析复杂电解体系。
（3）模型构建法：构建“电解应用分析模型”，帮助学生梳理分析思路。
（4）小组合作法：通过小组讨论设计实验方案、分析工业案例，培养协作能力。
设计意图：针对性破解电解原理应用教学中的难点，适配学生认知特点。实验探究法通过直观实验，将抽象电解过程具象化，解决学生对复杂体系的理解障碍。问题驱动法以阶梯式问题搭建思维台阶，引导学生逐步突破离子交换膜作用、杂质放电规律等难点。模型构建法帮助学生梳理分析逻辑，形成解决电解应用问题的通用思路，提升知识迁移能力。小组合作法则借助讨论实验方案、分析工业案例，既强化理论与实际的联系，又培养协作能力。四种方法相互配合，兼顾知识传递、能力培养与思维发展，让学生从被动接受转向主动探究，有效提升综合分析与解决实际问题的能力。
七、教学准备
（1）实验仪器与药品：电解池、直流电源、石墨电极、粗铜、纯铜、铁钉、铜片、饱和NaCl溶液、CuSO 溶液、酚酞溶液、湿润的淀粉-KI试纸、导线、烧杯、试管。
（2）教学资源：氯碱工业生产视频、电解精炼铜装置动画、PPT课件。
设计意图：为电解原理的应用教学提供全面支撑。实验仪器与药品精准匹配教学内容，如电解池、对应电极及溶液满足电解饱和食盐水、铁钉镀铜等实验需求，酚酞、淀粉-KI 试纸等可辅助检验产物，让学生直观观察电解现象。教学资源则弥补实验局限，氯碱工业视频、电解精炼铜动画能将抽象工业流程具象化，PPT课件可系统呈现知识框架与重点。二者结合，既为实验探究法、问题驱动法等教学方法落地提供物质与资源保障，又能帮助学生突破离子交换膜作用、精炼铜杂质放电等难点，兼顾直观体验与理论理解，让教学更高效、更贴合学生认知需求。
八、教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
问 题 情 境 1 【导入】上一节我们已经学习了电解原理，请同学们画出电解池的工作原理图示。这节课我们带同学一起来学习氯碱工业，我们可以看到氯碱工业产品：NaOH固体、液氯钢瓶、医用盐酸等多种多样，我们的原料饱和食盐水，来源非常丰富，电解产物是氯气、氢气、氢氧化钠。 氯碱工业产品及其应用 如何电解饱和NaCl制烧碱和氯气呢 回顾思考，温故知新认，画出电解池的工作原理图示 学生认真听讲，思考 复习回顾上节课内容，通过温故知新，帮助学生巩固电解原理的基本概念，为后续学习电解原理的应用奠定基础。
任务一、构建电解饱和食盐水装置模型 【设计装置】1.如何选电极材料 NaCl选溶液还是熔融态 2.写出电极反应和总反应。 3.如何检验电极产物 实验室电解饱和食盐水装置图 【分析解释】运用分析电解原理的思路，写出电解饱和NaCl溶液的电极反应式。 1.通电前，溶液有Na+、Cl 、H+、OH 离子。 2.通电后，电时Na+、H+往阴极移动，Cl-、OH 往阳极移动。 3.阳极阴离子的放电顺序： Cl ＞OH 2Cl 2e =Cl2↑ 阴极阳离子的放电顺序： H+＞Na+ 2H2O+2e =H2↑+2OH 通过引导学生分析解释电解饱和 NaCl溶液工作原理，诊断并发展学生分析电解原理思路的结构化水平。
任务一、构建电解饱和食盐水装置模型 任务一、构建电解饱和食盐水装置模型 【实验】接通电源，观察电极表面出现的现象。根据已有的化学知识，设法检验两极附近溶液组成的变化并判断气体产物。 阴极：2H2O+2e-=H2↑+2OH- 阳极：2Cl－=== Cl2↑＋2e－ 总反应式：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑ 【发现问题】这个装置存在什么弊端 产品Cl2和NaOH溶液会反应吗？那么Cl2能和NaOH溶液接触吗？产品Cl2和H2能混合吗？ 【改进装置】如何改进装置 离子交换膜电解槽 离子交换膜电解饱和食盐水原理示意图 【讲述】选择离子交换膜，通常有阳离子交换膜、阴离子交换膜等。阳离 交换膜只允许阳离子通过，不允许阴离子通过。 【提问】我们这里应该用阳离子交换膜还是阴离子交换膜呢？在电解过程中，由于阴极区OH浓度变小，水的电离平衡向生成H和OH的方向移动，随着H不断变为氢原子并最终形成氢气逸出，使阴极区溶液中的OH越来越多。用隔膜就可以阻止OH移向阳极，则使氢氧化钠可以在阴极附近的溶液中富集，由阴极溶液可以得到烧碱。还可以得到另外两种重要的化工产品—氯气和氢气。 【指导学生阅读资料在线】水的电离和离子放电顺序 【强调】离子放电顺序是对在一定条件下，离子并不都能在电极上发生反应。而且所给的离子放电顺序是一定条件下的经验规律，不同的实验条件会存在不同的顺序，规律是有条件限制的。 【视频】工业电解食盐水制备烧碱 学生观察实验： 阳极：有刺激性气味的黄绿色气体产生，湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝色。
阴极：有无色气体产生，阴极附近溶液变红色。 学生回答： 不能，氯气和氢氧化钠会发生反应：Cl2+2NaOH =NaCl+NaClO+ H2O
同时H2与Cl2不能混合，H2与Cl2混合易爆炸 【回答】 我认为应该选择阳离子交换 膜，因为阴离子会往阳极移 动，OH 会移向阳极，为避 免OH 过去与阳极的氯气反应，所以选择阳离子交换膜。 学生在观察实验的基础上思考电解饱和 NaCl溶液工作原理，认识电解原理的第一个应用电解食盐水制备烧碱和氯气和氢气。 通过提问此装置是否能实现工业上生 产氯气和烧碱，引 导学生分析存在的 问题，从而引导学生得出实际生产需 要用到离子交换膜 ，进而总结离子交换膜的作用。 通过认识氯碱工业 ，体会电解在物质转化的应用价值， 促使学生化学核心素养的落实，从学科与社会价值视角体会化学的重要意义。
问 题 情 境 2 铜是重要的金属材料。它的主要用途之一是制作导线，这要求铜具有很高的纯度，而冶炼得到的铜常含有锌、铁、镍、银、金、铂等杂质。 工业上常用电解的方法除去这些杂质制得精铜。 学生认真聆听思考 了解电解原理的另一个重要应用－精炼铜。
任务二、 构建电解精炼铜装置模型 布置任务：现有以下实验仪器：一块粗铜（含Zn、Fe、Au、Ag等杂质），一块纯铜，CuSO4溶液，电解池，直流电源，思考如何根据电解原理提纯粗铜，请设计实验装置。 1．画出实验装置图。 2．标出阴阳极材料及电解质溶液。 交流研讨1：粗铜上的杂质金属是如何除去的？ 师生分析：阳极Zn、Fe比Cu先放电，但Zn2＋、Fe2＋在阴极上不放电，阴极上只有Cu2＋放电，阳极上的Au、Ag等金属不放电而沉积于阳极下面形成阳极泥（可从中回收贵金属）这样阴极上获得的就是高纯度的铜。 交流研讨2：电解一段时间后，CuSO4溶液的浓度如何变化？写出电极反应。 说明：阳极上同时还有锌、铁、镍去放电 Zn-2e-= Zn2+ Fe-2e-= Fe2+ Ni-2e-= Ni2+ 讨论交流 阳极：粗铜 阴极：精铜 电解质：CuSO4 交流讨论 比铜活泼的金属Zn、Fe以离子的形式进入溶液，比铜不活泼的金属Au、Ag沉积在阳极底部。 思考：浓度变小 阳极：Cu（粗铜）– 2e－=Cu2＋ 阴极：Cu2＋ ＋ 2e－===Cu（精铜） 深入理解电解原理，体会电解的另一个应用领域电解精炼铜。 学生不仅动耳听而且动脑想动手写，发挥学生在课堂上的主动性。 理解精炼铜的原理 学生进一步明确了杂质金属是如何出去的，在书写中加深对电解原理的理解。
问 题 情 境 3 若把电解精炼铜装置中的阴极材料改为钥匙，则钥匙上会附着铜，这就是电镀。 电镀的主要目的是增强金属的抗腐蚀能力、耐磨性或改善金属制品的外观。 认真倾听 分析思考 通过知识的自然生长与过渡，激发学生的探究兴趣，认识电镀原理在工业上被大量应用。
任务三、 构建电镀装置模型 任务三、 构建电镀装置模型 布置任务：在铁钉或者铁钥匙上镀铜 材料：铜片，石墨棒，铁钉，CuSO4溶液，导线，电源 请根据电解原理，设计实验方案并检验，然后得出结论。 实验方案： 电镀原理 阳极： Cu – 2e－=== Cu2＋阴极：Cu2＋＋ 2e－===Cu电镀方案 CuSO4溶液电极材料阳极：铜片，阴极：铁钉电镀液CuSO4溶液镀件铁钉
电解质溶液的浓度保持不变 讲述：这就是电镀的原理。利用电解原理，在金属表面镀上一薄层其它金属或合金的方法叫电镀。 提问思考：电镀池的阴阳极材料及电解质溶液是什么？ 学生设计并实验 方案设计： 阳极（纯铜）： Cu – 2e－===Cu2＋ 阴极（铁钉）： Cu2＋＋2e－=== Cu 铜做阳极可以补充溶液中减少的铜离子，保持铜离子浓度恒定，使电解持续进行 学生总结：一般把待镀金属（即镀件）作阴极，镀层金属作阳极，含镀层金属离子的溶液为电镀液。 使学生体会电解原理在电镀工业上的重要使用价值，充分感受化学的魅力。 引导学生分析评价，对学生可能的出现的几种情况，如铁钉作阳极、石墨作阳极、铜作阳极等，进行分析评价。确定最佳方案。由学生已经掌握的知识逐步引向学生的学习目标。
当 堂 检 测 1.金属镍有着广泛的用途，粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解法制备高纯度的镍，下列叙述中正确的（　D　） A．阳极发生还原反应，电极反应式：Ni2＋＋2e－=Ni B．电解过程中，阳极质量的减少与阴极质量的增加相等 C．电解后，溶液中存在的离子只有Fe2＋和Zn2＋ D． 电解后Cu和Pt沉降在电解槽底部的阳极泥中 2. 电解原理在化学工业中有广泛应用。下图表示一个电解池，装有电解液a；X、Y是两块电极板，通过导线与直流电源相连。请回答以下问题： （1）若X、Y都是惰性电极，a是饱和NaCl溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞试液，则：①电解池中X极上的电极反应式为_______________。在X极附近观察到的现象是__________________。②Y电极上的电极反应式为_________________，检验该电极反应产物的方法是___________________________。 （2）如要用电解方法精炼粗铜，电解液a选用CuSO4溶液，则：①X电极的材料是________，电极反应式为___________。②Y电极的材料是__________________，电极反应式为__________________。（说明：杂质发生的电极反应不必写出） 学生回答： A错误，阳极发生氧化反应； B错误，阳极质量的减少小于阴极质量的增加相等； C 错误，还有氢离子；D正确。 学生回答： （1①2H++2e－＝H2↑ 放出气体，溶液变红②2Cl－－2e－＝Cl2↑ 把湿润的碘化钾淀粉试纸放在Y电极附近观察试纸是否变蓝色 （2）①纯铜 Cu2++2e－＝Cu ②粗铜 Cu－2e－＝Cu2+ 知识深化，巩固提高，提升学生的认识，纠正学生的认识偏差。 通过电解饱和 NaCl 和粗铜精炼两类典型场景，检测学生对电极反应式书写、产物检验及电极材料选择的掌握，巩固电解原理应用。
课堂 小结 学生反思总结并回答。 培养学生的归纳概括能力，升华本单元所要达到的学科思想和核心能力。
板 书 设 计 第2课时 电解原理的应用 电解原理的应用氯碱工业粗铜精制电镀 阳极反应式 2Cl－-2e－= Cl2↑Zn-2e-= Zn2+ Fe-2e-= Fe2+ Ni-2e-= Ni2+ Cu -2e－=Cu2＋电镀铜： Cu-2e－=Cu2＋阴极反应式2H2O+2e-=H2↑+2OH-Cu2＋+2e－=CuCu2＋+2e－===Cu
氯碱工业：总反应式：2NaCl＋2H2O 2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
设计意图：板书围绕电解原理的应用核心，以清晰的分类结构与精准的反应式呈现，助力学生高效掌握知识。将氯碱工业、粗铜精制、电镀三大应用场景并列，直观展现电解原理在不同领域的具体实践，便于学生建立知识关联。针对各应用单独列出阳极、阴极反应式，既突出电极反应的书写重点，又让学生明确不同场景下电极材料、离子放电顺序的差异，粗铜精制中阳极的多金属放电与电镀中阳极的单一金属放电对比，能帮助学生精准区分原理细节。同时，特别标注氯碱工业总反应式及电解条件，强化工业应用的完整反应逻辑，避免学生遗漏关键信息。设计兼顾知识系统性与细节针对性，通过结构化呈现降低理解难度，引导学生对比分析、归纳规律，有效突破电解原理应用的辨析难点，提升课堂学习效率。
作业布置 1、查资料了解金属Na、Mg、Al的冶炼，写出其电极反应和总反应。 2、阅读总结电治金，思考讨论，什么样的金属可以用电解方式冶炼 电冶金时对电解质有什么要求 电冶金时金属在哪个电极产生 3、学以致用，奥运金牌是全真金的么 奥运会金牌是如何制作的呢 对比归纳电镀和电解精炼的异同点、结合课本图4-1写出氯碱工业的相关方程式。
设计意图：本次作业布置围绕电化学核心知识，层层递进设计探究任务 ，旨在实现多维度教学目标。让学生查资料写 Na、Mg、Al 冶炼的电极反应与总反应，是为引导其主动梳理电解法冶炼金属的具体应用，将课本理论与实际工业流程结合，深化对电极反应书写规律的掌握，夯实基础知识。通过阅读总结电冶金并思考讨论金属适用类型、电解质要求及金属析出电极等问题，能推动学生从具体案例上升到规律归纳，培养分析、概括与逻辑思维能力，构建电冶金知识体系。而学以致用部分 ，结合奥运金牌制作探讨电镀与电解精炼异同、书写氯碱工业方程式，既借助生活热点激发学习兴趣，又促使学生灵活运用电解原理解决实际问题，对比分析中强化对不同电化学应用的辨析能力，实现知识从理解到应用的转化，契合化学学科理论联系实际的教学理念。
九、教学反思
（1）知识建构遵循温故知新、新课引入、实验探究、迁移应用的逻辑，实现原理与应用深度融合。本教学过程以清晰的知识进阶逻辑搭建学习框架，助力学生系统掌握电解原理应用。情境导入以氯碱工业的原理和应用、粗铜的精制、电镀钥匙等实物等产品为载体，打破了电解原理与生活的壁垒，让学生直观感知技术的实际价值，既契合化学学科理论联系实际的本质，又通过具象化素材激发学习兴趣，为课堂奠定积极的探究氛围。通过让学生绘制电解池图示，从回顾旧知切入，为氯碱工业学习铺垫基础，任务一围绕电解饱和食盐水，从装置设计、反应书写到实验探究、问题改进，层层拆解工业原理，还通过离子交换膜动画与视频，突破微观理解难点。随后以粗铜精制、电镀为延伸，借助任务二、三的装置设计与研讨，让学生从理解单一应用过渡到掌握原理共性与差异。搭配当堂检测与作业拓展，既夯实电极反应、离子放电等核心知识，又实现从课本到工业、生活的知识迁移，契合化学从理论到实践的认知规律。
（2）学生主体通过任务驱动和实践探究，激活主动学习能力。教学过程充分凸显学生主体地位，以多样化活动设计激发学习主动性。任务环节均以布置任务、学生思考、交流研讨模式展开，如构建电解食盐水装置时，学生自主分析电极选择、书写反应式；精炼铜与电镀任务中，学生分组设计实验方案、讨论杂质去除原理与溶液浓度变化，实验探究的层层递进设计，教师演示电解饱和食盐水搭建基础认知，学生分组设计铁钉镀铜实验深化实践体验，既保障了实验安全，又逐步放手培养学生的操作能力与设计思维，实现了教师主导、学生主体的理念落地。
（3）未来教学需以跨学科融合为重要抓手，强化知识关联与能力提升。通过将物理学科的 “电路分析” 与化学的 “氧化还原反应” 深度结合，帮助学生打破学科间的认知壁垒，构建起电化学原理、物理电路规律、化学氧化还原本质的系统知识网络，让学生从多维度理解电解过程中电子转移、电流形成与物质转化的内在联系，进而提升知识迁移能力与综合应用能力，避免单一学科学习的局限性。 同时，需针对教学过程中暴露的问题精准改进：部分学生对电解类型的判断存在困难，后续教学中应设计分层专项练习，从基础的电解电解质溶液逐步过渡到含复杂离子体系的电解类型分析，并搭配典型例题精讲与错题复盘，强化学生对判断依据的理解，助力教学效果提升。