专题一 第二单元化学能与电能的转化-专题一 化学反应与能量变化-教学设计（共4课时）
文档属性
| 名称 | 专题一 第二单元化学能与电能的转化-专题一 化学反应与能量变化-教学设计（共4课时） |
|
|
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 70.0KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 苏教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2025-12-15 21:15:10 | ||
图片预览
文档简介
基于苏教版高中化学选择性必修1《化学反应原理》
专题一第二单元“化学能与电能的转化”整体教学设计方案
单元整体设计板块
一、 单元教材分析
本单元隶属于《化学反应原理》模块，是继“化学反应的热效应”之后，从能量转化形式的角度深入研究化学反应的又一核心内容。教材内容遵循“从生活到理论，再到应用”的逻辑主线：
1. 知识逻辑：从学生已知的“原电池”概念（必修）出发，通过定量实验和微观分析，深化对原电池工作原理的认识；在此基础上，介绍基于此原理的各类化学电源；然后逆向引出电解池的工作原理，并拓展其在工业生产、金属精炼、电镀等领域的应用；最后将电化学原理应用于金属的腐蚀与防护，形成完整的“认识原理-创造应用-解决问题”的知识闭环。
2. 育人价值：本单元深刻体现了化学作为基础中心学科在解决能源、材料、环境等重大社会问题中的价值。通过学习，学生能从微观粒子（电子、离子）运动的视角理解宏观的电能产生与消耗现象，建立“宏观-微观-符号”三重表征的化学思维；通过分析燃料电池、电解铝、电镀、金属防护等实例，理解科学技术与社会（STS）的互动关系，培养绿色化学观念和社会责任感。
3. 核心图片育人功能：
教材P22图1-8/1-9（铜锌原电池实验与构造图）：直观展示原电池的构成要素与工作状态，是学生构建原电池认知模型的视觉支架，具有操作示范和原理可视化价值。
教材P27图1-16（碱性氢氧燃料电池原理示意图）：以简洁的图示揭示燃料电池连续工作的奥秘，是理解“将燃料化学能直接高效转化为电能”这一先进技术的认知桥梁。
教材P29图1-20（熔融氯化钠通电前后离子运动示意图）：动态对比通电前后离子的无序与定向移动，是突破“电解池中离子定向移动与电子得失”这一微观想象难点的关键资源。
二、 单元学情分析
1. 知识基础：学生在《化学必修第二册》已初步了解原电池的定义、构成条件及简单的电极反应式书写（如铜锌原电池），并学习了氧化还原反应的本质是电子转移。这为本单元深入学习原理奠定了基础，但学生对原电池内部离子移动、盐桥作用、多种电池模型及电解池等内容认知模糊或未知。
2. 认知特点：高二学生抽象逻辑思维占主导，具备一定的推理、建模能力，但对微观粒子在电场作用下的行为想象仍存在困难。他们乐于通过实验探究获取知识，但可能对复杂的装置和原理分析产生畏难情绪。
3. 素养水平：通过上一专题“化学反应的热效应”的学习，学生初步建立了从能量变化和定量角度研究化学反应的观念（变化观念），但在利用模型解释复杂系统（如原电池、电解池）、基于证据进行推理（如设计原电池）等方面能力有待提升。
4. 学习习惯与探究能力：多数学生习惯于接受式学习，主动设计实验、深度合作探究的意识和能力需加强。部分学生对化学实验兴趣浓厚，但动手操作规范和现象分析的科学性有待指导。
三、 单元学习目标
依据《普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）》，围绕“宏观辨识与微观探析”“变化观念与平衡思想”“证据推理与模型认知”“科学探究与创新意识”“科学态度与社会责任”五个学科核心素养，制定本单元学习目标：
1. （重点培养：证据推理与模型认知） 能通过实验探究，分析原电池和电解池的工作原理，准确书写电极反应式和总反应式；能基于工作原理设计简单的原电池，并利用电解原理提出物质转化的初步方案。（覆盖素养：证据推理与模型认知、科学探究与创新意识）
2. （宏观辨识与微观探析、变化观念） 能从宏观（电流产生、物质生成）和微观（电子定向移动、离子定向迁移）相结合的角度，辨识原电池与电解池的区别与联系，深刻理解化学能与电能相互转化的本质是氧化还原反应中电子的定向转移。（覆盖素养：宏观辨识与微观探析、变化观念与平衡思想）
3. （科学态度与社会责任） 通过了解化学电源的发展（如锂电池、燃料电池）和电解在工业生产（如氯碱工业、金属冶炼）、金属防护中的重要应用，认识电化学技术对人类可持续发展（解决能源、环境问题）的巨大贡献，初步形成绿色化学观念和技术风险评估意识。（覆盖素养：科学态度与社会责任）
四、 单元教学重难点
教学重点：
1. 原电池和电解池的工作原理（电极判断、反应类型、电子和离子移动方向）。
2. 原电池和电解池的电极反应式及总反应式的书写。
教学难点：
1. 微观过程想象：理解原电池中离子通过盐桥移动以维持电中性，以及电解池中离子在电场作用下的定向移动与得失电子。
2. 多重平衡综合分析：在真实情境（如金属腐蚀、复杂电池）中，综合应用氧化还原反应、离子反应、平衡移动等原理进行分析。
突破策略方向：利用数字化实验（如电流传感器、电导率传感器）将微观过程宏观化、可视化；通过搭建物理模型（如用小球模拟离子、箭头表示电子）辅助理解；设计层层递进的探究任务，从单液电池到双液电池，从原电池到电解池，逐步构建认知模型。
五、 单元教学准备
类型 具体内容 备注
教具/技术资源 1. 多媒体课件：包含教材核心图片（P22图1-8/1-9, P27图1-16, P29图1-20等）的动画或高清放大图。
2. 数字化实验系统：电流传感器、电压传感器、电导率传感器、数据采集器。
3. 仿真软件：电化学微观过程模拟动画。 将教材静态图动态化，突破微观想象难点。
实验器材与药品 1. 原电池探究：锌片、铜片、石墨棒、导线、电流计、烧杯、ZnSO 溶液、CuSO 溶液、盐桥、稀硫酸、水果（柠檬、苹果等）。
2. 化学电源模型：干电池、纽扣电池（剖解模型）、氢氧燃料电池演示仪。
3. 电解实验：U形管、直流电源、石墨电极、CuCl 溶液、NaCl溶液、酚酞试液、淀粉-KI试纸。
4. 金属腐蚀：铁粉、炭粉、具支试管、导管、饱和食盐水、醋酸溶液。 保障教材中“实验探究”“基础实验”“观察思考”等栏目的顺利开展。
学具/材料 1. 学习任务单：包含实验记录表、原理分析流程图、概念对比图。
2. 模型制作材料：橡皮泥、不同颜色小磁贴（代表电子、离子）、塑料板。 引导学生规范记录，促进模型建构。
六、 单元课时计划（总4课时）
课时 课时名称 （与教材一致） 主要内容与目标要求 对应教材页码/核心图片
1 原电池的工作原理 通过实验深化对铜锌原电池工作原理的认识，理解盐桥的作用，掌握电极判断与反应式书写。 P21-23， 图1-8， 图1-9
2 化学电源 了解一次电池、二次电池、燃料电池的构造、原理与特点，认识化学电源的发展与社会价值。 P23-28， 图1-10至1-17
3 电解池的工作原理及应用 通过实验探究电解的原理，掌握电解池的构成、电极反应及常见应用（氯碱工业、电镀、精炼）。 P28-35， 图1-20， 图1-21， 图1-24
4 金属的电化学腐蚀与防护（整合与拓展） 运用原电池原理分析金属电化学腐蚀（吸氧、析氢）的本质，并提出电化学防护方法。 P35-40， 图1-29， 图1-31， 图1-32
课时教学设计板块
第一课时：原电池的工作原理
1. 本课时教材分析
本课时是单元学习的起点和基石，旨在学生已有知识（必修二原电池）基础上实现认知升级。教材通过【实验1】和【实验2】（P21-22）的对比，引导学生发现能量转化形式的差异，进而借助图1-9系统剖析原电池的微观工作过程，最终落脚于学生自主设计原电池（【实验探究】P23）。核心图片P22图1-9是学生构建“双液原电池”认知模型的关键视觉支架，用于解析电子流向、离子移动和盐桥功能。
2. 素养目标
1. （证据推理与模型认知） 通过对比分析“锌与硫酸铜直接反应”和“铜锌原电池”实验（教材P21-22实验1、2）的现象与数据，能推理出化学能转化为电能的必要条件，并构建起包含电极、电解质溶液、盐桥、导线在内的原电池认知模型。
2. （宏观辨识与微观探析） 能依据实验现象（电极溶解、析出、电流计偏转）和教材图1-9，准确描述原电池工作时宏观电流产生与微观电子转移、离子移动之间的关系，并规范书写电极反应式和总反应式。
3. （科学探究与创新意识） 能根据给定的离子反应（如Fe+Cu ），模仿教材示例，与小组合作设计并制作一个简单的原电池，初步体验利用化学反应原理进行装置设计的探究过程。
3. 教学重点/难点
重点：双液原电池的工作原理（盐桥的作用）及电极反应式的书写。
难点：理解原电池内部闭合回路中电荷的定向移动（电子经外电路、离子经内电路）。
突破策略：利用教材P22图1-9制作动态课件，分步展示电子流出、离子移动、盐桥补电荷的过程；引导学生用“接力赛”角色扮演（学生扮演电子、Zn 、Cu 、K 、Cl ）模拟整个过程。
4. 教学准备
教师准备：课件（含图1-9动态分解图）、铜锌原电池演示实验器材、电流传感器、FeCl 溶液与铜片等用于学生设计实验的材料、评价量表。
学生准备：复习必修二原电池知识，预习教材P21-23内容，思考“盐桥是什么？为什么需要它？”。
5. 教学过程
学习任务 学生活动设计 师生对话预设与引导策略 设计意图与素养关联
任务一：唤醒旧知，聚焦新问题
（从“热能”到“电能”的转化） 活动1：回忆与讨论
回忆必修二所学原电池知识，列举一个原电池实例（如水果电池），简述其能量转化形式。 师：我们已知氧化还原反应伴随能量变化，通常以热能形式释放。能否“控制”反应，让化学能转化为更方便使用的电能呢？
生：可以，原电池就是。
师：（展示一个简单的柠檬电池点亮LED灯）这个装置能量转化效率高吗？如何设计一个能持续、稳定供电的装置？ 从生活实例出发，引发认知冲突，明确本课核心问题：如何高效、可控地将化学能转化为电能。关联“变化观念”。
任务二：实验探究，构建新模型
（探究双液原电池的奥秘）
（探究式活动） 活动2：对比实验与证据收集
分组完成教材P21【实验1】和【实验2】。记录温度变化、电流计偏转、电极现象。思考：两个实验能量转化形式有何不同？实验2为何需要盐桥？ 师：请仔细观察实验2，电流计偏转说明什么？取出盐桥后为何电流消失？盐桥内的离子如何移动？请大家结合教材P22图1-9进行小组讨论。
预设错误：学生可能认为盐桥只是连通溶液。
引导：如果只是连通，用导线行吗？引导学生分析取出盐桥后，正负极区电荷是否平衡。 通过对比实验，获得直接证据，认识到“将氧化剂和还原剂隔开”是获得稳定电流的关键。利用教材核心图片搭建思维脚手架，引导学生从电荷守恒角度理解盐桥作用，发展“证据推理”和“模型认知”素养。
活动3：模型分析与符号表征
结合课件动态图，小组合作分析图1-9，描述电子、Zn 、Cu 、K 、Cl 的移动方向。尝试写出锌电极和铜电极上发生的反应，以及总反应。 师：（动态演示）电子从Zn片流出，那么Zn片本身带什么电？溶液中什么离子会向Zn片移动？盐桥中的Cl 为什么移向ZnSO 溶液？请大家用离子方程式和化学用语完整表述。
引导策略：将宏观（电流方向）、微观（离子移动）、符号（电极反应式）三者结合讲解。 将微观过程可视化，化解想象难点。通过书写电极反应式，训练“宏观-微观-符号”三重表征的化学思维方式，落实“宏观辨识与微观探析”素养。
任务三：迁移应用，设计新电池
（体验原理的应用） 活动4：设计实验与成果展示
依据离子反应Fe + Cu = Fe + Cu，参考教材【实验探究】（P23）要求，小组讨论并画出原电池设计示意图，选择合适药品和仪器进行验证。 师：现在请大家扮演“化学工程师”，利用刚才学的原理，为这个反应设计一个能产生电流的装置。需要考虑哪些要素？（电极、电解质溶液、如何连接…）
预设困难：学生可能直接使用同一个FeSO 和CuSO 的混合溶液。
引导：这样设计会产生电流吗？回忆实验2的启示，氧化剂和还原剂最好如何放置？ 将习得的认知模型应用于新情境，实现知识迁移。通过合作设计与实践，检验对原理的理解，培养解决问题的能力和“科学探究”精神。
过程性评价 评价任务：小组提交原电池设计图，并进行1分钟的原理阐述。
评价标准：
优秀：设计图要素齐全（标清正负极、电解质溶液、导线、可能需要的盐桥），原理阐述准确清晰。
良好：设计图基本正确，原理阐述有个别疏漏。
待改进：设计图有误，无法构成原电池回路。
反馈方式：教师巡回指导时即时口头反馈，课后对设计图进行书面等级评价并附改进建议。 评价紧扣目标2（模型构建）和目标3（设计应用），实现“教学评”一致性。
6. 板书设计
原电池的工作原理
（化学能 → 电能）
一、构成条件（双液）：
1. 自发的氧化还原反应
2. 两个活性不同的电极
3. 电解质溶液（两极区可不同）
4. 闭合回路（导线+盐桥）
二、工作原理（以Cu-Zn为例）：
负极(Zn)：Zn - 2e = Zn （氧化）
正极(Cu)：Cu + 2e = Cu （还原）
总反应：Zn + Cu = Zn + Cu
三、电流回路：
外电路：电子 e （Zn → Cu）
内电路：离子 （盐桥：K →CuSO ， Cl →ZnSO ）
（板书核心框架来源于对教材P22图1-9的提炼）
7. 课时小结
引导学生回顾：本节课我们从对比实验中发现，通过巧妙的装置设计（使用盐桥），可以将氧化还原反应的化学能直接转化为电能。我们不仅知道了原电池怎么工作（微观粒子如何移动），还学会了如何设计一个简单的原电池。这是利用化学反应服务生产生活的精彩案例。
8. 课堂练习
基础层：
1. 判断：盐桥中的电解质只要可导电即可，与两侧溶液无关。（ ）
2. （教材P34理解应用第1题改编）关于原电池的说法正确的是（ ）。
3. 写出以镁、铝为电极，稀硫酸为电解质溶液的原电池电极反应式。
提升层：
1. 请解释：在铜锌原电池中，锌电极的质量逐渐 _______________ ，硫酸铜溶液的蓝色逐渐 _______________ 。
2. 设计一个以“2Fe + Cu = 2Fe + Cu ”为原理的原电池，画出装置图，写出电极反应式。
拓展层：
1. 查阅资料，了解“浓差电池”的基本原理，它与我们今天学的原电池有何异同？
9. 教学反思（预留）
目标达成度：通过学生设计原电池的活动表现，可评估“模型认知”和“探究意识”目标的达成情况。
活动有效性：对比实验是否有效引发了学生的深度思考？角色扮演活动是否真的帮助学生理解了离子移动？
生成性问题：学生在设计电池时，是否提出了更有创意或更具挑战性的方案？如何妥善引导和评价？
教材资源利用：教材图1-9的动态化处理是否达到了预期效果？是否需要补充更直观的模拟动画？
第二课时：化学电源
1. 本课时教材分析
本课时是“化学能与电能的转化”原理在现实世界中的具体应用和延伸。教材按照“一次电池→二次电池→燃料电池”的逻辑序列展开，展现了化学电源从日常便携到高效环保的技术发展脉络。核心内容围绕各类电池的构造、工作原理（电极反应）、特点与应用展开，并配有丰富的实物图（P24图1-10/1-11普通与碱性锌锰电池、P25图1-13铅蓄电池、P26图1-14锂离子电池）和原理示意图（P27图1-16氢氧燃料电池）。特别是教材P27的【基础实验：制作简单的氢氧燃料电池】和P28的【批判性思维】栏目，将知识学习与动手实践、社会议题思考紧密结合，是本课时落实“科学探究”与“社会责任”素养的关键载体。
2. 素养目标
1. （证据推理与模型认知） 通过分析普通锌锰干电池、铅蓄电池、氢氧燃料电池的构造示意图（教材P24-27）和反应原理，能推理归纳出一次电池、二次电池、燃料电池在工作模式、反应物来源、能量转化效率等方面的核心特征，并构建化学电源的分类认知模型。
2. （科学态度与社会责任） 通过对比不同化学电源的性能、优缺点、环境影响及发展历程（如碱性电池替代普通干电池，燃料电池的兴起），能辩证地评价化学电源技术对社会能源结构、环境保护的影响，树立绿色、可持续的能源发展观。
3. （科学探究与创新意识） 通过小组合作完成【基础实验：制作简单的氢氧燃料电池】（教材P27-28，图1-18），体验将抽象原理转化为实体装置的探究过程，在观察、操作与问题解决中感受新能源技术的魅力与挑战。
3. 教学重点/难点
重点：一次电池、二次电池和燃料电池的基本工作原理（电极反应）及主要特点。
难点：
1. 理解燃料电池连续工作的动态过程：为何燃料和氧化剂需从外部持续供给？产物如何及时排出？
2. 理解复杂二次电池（如锂离子电池）的工作原理：对“嵌入”“脱嵌”等微观过程的想象与理解。
突破策略：
利用教材P27图1-16氢氧燃料电池原理示意图制作动态课件，用动画模拟氢气、氧气、离子、水分子的动态进出与转化，直观展示“开放式系统”的工作特点。
将锂离子电池的“嵌入/脱嵌”过程比喻为“离子旅馆”（正负极材料）的“入住”和“退房”，结合教材P26“拓展视野”和图1-15进行通俗化讲解。
4. 教学准备
教师准备：
1. 课件：包含各类电池高清剖面图、原理动画（重点：燃料电池动态图、锂离子嵌入动画）。
2. 实物与模型：普通干电池、纽扣电池（剖解）、手机旧锂电池、氢氧燃料电池演示仪。
3. 实验器材：用于【基础实验】的U形管、石墨电极、直流电源、导线、石英钟（或小风扇）、6 mol·L 稀硫酸。
4. 评价工具：“电池博览会”项目评价量表、实验报告评价标准。
学生准备：
1. 预习教材P23-28，完成“化学电源预习单”（列出三种电池各一例，并尝试写出其总反应）。
2. 分三组，分别搜集“一次电池”“二次电池”“燃料电池”的一种代表性产品的资料（实物图片、基本参数、主要用途）。
5. 教学过程
学习任务 学生活动设计 师生对话预设与引导策略 设计意图与素养关联
任务一：走进电池世界——初识分类 活动1：实物观察与分类
观察教师提供的各类电池实物（干电池、充电宝、纽扣电池），结合预习，小组讨论并尝试按“能否充电”“反应物存储方式”等标准进行分类。 师：我们的生活离不开电池。请大家观察这些电池，它们有什么不同？你能根据已有的知识和观察，给它们分分类吗？
生：有的能充电，有的不能；有的很常见，有的好像比较高端。
师：很好！化学上根据这些特点，将它们分为一次电池、二次电池和燃料电池。今天我们就来一场“电池博览会”，深入了解它们。 从生活实物出发，激发兴趣，引出本课核心学习主题和逻辑框架。
任务二：探究电池奥秘——原理与特点
（项目式活动：“电池博览会”分组研究） 活动2：分组探究与模型构建
学生分三组（一次电池组、二次电池组、燃料电池组），扮演“产品工程师”。任务：
1. 研究原理：结合教材对应章节（P23-27）及提供的资料，分析本组电池的构造（利用教材图片）、工作原理（写出电极反应）、总反应。
2. 总结特点：归纳本类电池的优缺点、典型应用及技术发展趋势。
3. 制作展板：将以上研究成果以图文形式呈现在海报上。 师：现在请各“工程师团队”深入研究你们的电池。请重点思考：
（对一次电池组）普通和碱性锌锰电池性能为何有差异？（教材P24）
（对二次电池组）铅蓄电池放电和充电时，电极反应有何关系？（教材P25）
（对燃料电池组）观察教材P27图1-16，氢气和氧气从哪里来？产物水怎么处理？为什么说它是“开放式”的？
预设困难：燃料电池组可能对“持续供给”的意义理解不深。
引导：对比普通干电池，它的“燃料”MnO 和Zn装在电池里，用完就没了。燃料电池的“燃料”H 和O 呢？像汽车加油一样，可以不断补充，所以能持续发电。 将教材内容转化为驱动性项目任务，促使学生主动、合作、深入研读教材，提取关键信息，构建系统的知识模型。重点利用教材核心图片（图1-10,1-13,1-16）作为研究支架，培养“证据推理与模型认知”素养。
任务三：展示交流与辩证评价 活动3：“电池博览会”展示与互评
每组选派代表，用5分钟时间结合展板介绍本类电池，并接受其他组同学提问。 师：现在请各团队展示你们的成果。听众们要仔细听，可以就原理、应用或环保方面提问。
预设生成性问题：有学生可能问“锂离子电池为什么比铅蓄电池更轻、电量更大？”或“燃料电池现在为什么还没普及？”
引导：这些问题非常好！这涉及到能量密度、成本、基础设施等更深层次的技术与社会因素。请相关小组尝试解答，或我们一起课后探究。 通过展示与答辩，检验和深化理解，锻炼表达与思辨能力。生成性问题引导课堂向深度和广度延伸，体现“以学生为中心”的课堂。
任务四：实践体验与未来展望
（探究式活动：制作氢氧燃料电池） 活动4：动手实验与原理验证
小组合作，严格按照教材P27-28的步骤和图1-18装置示意图，完成【基础实验】。重点观察：接通电源电解水时的现象；断开电源后，连接石英钟（或小风扇）时的现象。思考并回答教材中提出的两个问题。 师：我们学习了最先进的燃料电池原理，现在让我们亲手做一个简易的氢氧燃料电池。请大家严格按照步骤操作，注意安全。关键要观察并记录：我们是如何先用电“造出”燃料和氧化剂的？又是如何让它们“反应”发电的？
师：（实验后追问）为什么撤去电源后，石英钟还能工作？这个实验完美模拟了真实的燃料电池吗？有哪些简化或不足？ 将抽象原理转化为亲手实践，在做中学、创中学。通过“电解水制氢氧→氢氧发电”的完整循环，深刻理解燃料电池“能量转换器”的本质，培养“科学探究与创新意识”。
过程性评价 评价任务1：“电池博览会”展板内容与现场展示。
评价标准：
优秀：原理阐述准确（电极反应式正确），特点归纳全面，图文并茂，展示清晰流畅，能有效回答问题。
良好：原理基本正确，特点归纳较全，展示较为清晰。
待改进：原理有误，信息不全，展示不清。
评价任务2：实验报告，重点评估对实验现象的解释和两个思考问题的回答。
反馈方式：课堂即时点评与小组互评结合；实验报告教师批阅后反馈。 评价紧密围绕目标1（原理模型）和目标3（探究实践），形式多样，贯穿教学过程，体现“教学评”一体化。
6. 板书设计
化学电源
一、分类与特点：
一次电池：不可充电，如锌锰电池 (Zn + 2MnO + 2H O → 2MnOOH + Zn(OH) )
二次电池：可充电，如铅蓄电池 (Pb + PbO + 2H SO 2PbSO + 2H O)
燃料电池：开放式，如氢氧燃料电池 (2H + O → 2H O)
二、发展趋向：
高比能量、长寿命、环境友好、资源可持续
三、核心观念：
技术选择需综合考虑性能、成本、安全、环境。
（板书配合学生的展板内容动态生成，形成知识网络）
7. 课时小结
引导学生总结：今天我们像工程师一样，探究了形形色色的化学电源。我们发现，从一次性使用的干电池到可循环的充电电池，再到“吃”氢气和氧气发电的燃料电池，技术的进步始终围绕着更高效率、更环保、更可持续的目标。化学，正驱动着能源利用方式的深刻变革。
8. 课堂练习
基础层：
1. 下列属于二次电池的是（ ）A. 锌锰干电池 B. 铅蓄电池 C. 氢氧燃料电池 D. 银锌纽扣电池。
2. （教材P34理解应用第3题）写出甲烷（CH ）碱性燃料电池的电极反应式。
3. 简述普通锌锰干电池与碱性锌锰电池的主要区别。
提升层：
1. 铅蓄电池放电时，正极和负极的质量分别如何变化？为什么？
2. 从资源利用和环境保护角度，谈谈推广使用燃料电池的意义和可能面临的挑战。
拓展层：
1. （教材P28“批判性思维”改编）查阅IGCC和IG-MCFC技术的资料，从能量转化效率和污染物排放角度，写一篇简短的分析报告（200字以内）。
9. 教学反思（预留）
目标达成度：“电池博览会”项目的完成质量是评估目标1、2的核心依据；实验的成功率与反思深度评估目标3。
活动有效性：分组研究是否出现了“搭便车”现象？如何通过更精细的任务分工和评价避免？实验环节时间是否充足？
生成性问题处理：对学生提出的关于电池成本、回收等社会性议题，课堂讨论是否深入？是否提供了恰当的引导或课后探究方向？
教材资源利用：教材中的“拓展视野：锂离子电池”（P26）是否得到了有效利用？是否应作为燃料电池组的对比研究内容？
第三课时：电解池的工作原理及应用
1. 本课时教材分析
本课时是电能向化学能转化的逆向过程，是对“氧化还原反应可被外力驱动”这一“变化观念”的深化。教材逻辑清晰：从工业制钠、铝的实例【温故知新】（P28）引出问题→通过分析电解熔融NaCl（P29图1-20）建立电解池基本模型→通过【观察思考】电解CuCl 溶液（P30图1-21）探究离子放电顺序→拓展到氯碱工业（P30交流讨论与图1-23）、电镀（P32基础实验）、精炼（P31拓展视野与图1-24）等应用。教材图片（图1-20,1-21,1-24）是理解微观过程和应用场景的视觉关键。
2. 素养目标
1. （变化观念与平衡思想） 通过电解熔融氯化钠和氯化铜溶液的实验探究，认识到电能可以迫使非自发的氧化还原反应发生，理解电解池是实现物质在电极上发生强制氧化还原反应的装置，是主动调控化学反应的重要手段。
2. （宏观辨识与微观探析） 能根据实验现象（电极产物、试纸变色等）和教材P29图1-20、P30图1-21，分析电解池中离子在电场作用下的定向移动规律与得失电子顺序（放电顺序），正确判断阴阳极并能规范书写电极反应式。
3. （科学态度与社会责任） 通过了解电解在氯碱工业（获取烧碱、氯气）、金属冶炼（制铝、镁）、铜的精炼及电镀中的关键作用，认识电解技术是现代化学工业的基石及其对社会发展的巨大贡献，同时能初步关注其高能耗及可能带来的环境问题。
3. 教学重点/难点
重点：电解池的工作原理（阴阳极判断、离子放电顺序）。
难点：
1. 电解含多种离子的水溶液（如NaCl溶液）时，阴、阳离子放电顺序的综合判断与竞争。
2. 理解电解应用（如精炼、电镀）中对电极材料和电解质溶液的特定要求。
突破策略：
设计“离子赛跑”探究实验：分组电解不同电解质溶液（NaCl、CuCl 、Na SO 等），通过产物反推离子放电能力，归纳常见离子放电顺序表。
采用“角色扮演与模型组装”：让学生扮演“电解工程师”，为不同的生产目的（冶炼Na、精炼Cu、铁钉镀Zn）选择合适的电极材料、电解质溶液，并说明理由，对比教材方案（P31-32）。
4. 教学准备
教师准备：
1. 课件：包含电解熔融NaCl和电解CuCl 溶液的微观过程动画；氯碱工业离子交换膜原理动画；电镀、精炼的流程示意图。
2. 实验器材：U形管、直流电源（6-12V）、石墨电极、铁电极、铜电极、CuCl 溶液、NaCl溶液（酚酞）、KI-淀粉试纸、烧杯等。
3. 模型或卡片：印有不同离子（Na 、H 、Cu 、Cl 、OH 等）和电极材料（石墨、Cu、Fe等）的卡片。
学生准备：
1. 复习原电池知识，预习教材P28-33，思考“电解和原电池中的电子流向、离子移动、电极反应有何异同？”
2. 观察生活中的电镀物品（如水龙头、首饰）。
5. 教学过程
学习任务 学生活动设计 师生对话预设与引导策略 设计意图与素养关联
任务一：逆向思考——从“发电”到“用电” 活动1：情境分析与问题提出
观看工业电解制取金属钠、铝的短片或图片。讨论：这些非常活泼的金属，能否通过原电池原理获得？要实现这些反应，需要外界提供什么？ 师：上节课我们学的是利用化学反应发电（原电池）。现在，我们需要获得非常活泼的金属钠和铝，能用它们的化合物“发电”吗？
生：不能，它们太活泼了。
师：对！这些反应不能自发进行。那工业上怎么做的？对，通电！这就是我们今天要研究的，用电能来驱动化学反应——电解。 创设真实工业情境，引发认知冲突，明确电解研究的必要性，从能量转化的“另一面”切入课题。
任务二：模型初建——电解的微观世界
（探究式活动：探寻电解规律） 活动2：实验探究与原理分析
分组进行两个核心实验：
实验A：观察教师演示或动画模拟电解熔融NaCl（教材P29图1-20），描述通电前后离子运动的变化，写出电极反应式。
实验B：动手完成【观察思考】电解CuCl 溶液（教材P30图1-21），记录阴极、阳极现象及试纸变化，写出电极反应式。 师：请同学们聚焦教材P29图1-20。通电前后，Na 和Cl 的运动状态有何本质不同？是什么力驱使它们定向移动？在电极上分别发生了什么变化？
师：现在请大家动手做实验B。预测一下，溶液中有Cu 、H 、Cl 、OH ，谁会先在阴极得电子？谁先在阳极失电子？用实验验证你的预测。
预设错误：学生可能认为阳极会产生O 。
引导：观察阳极产生的气体能否使湿润的淀粉-KI试纸变蓝？这证明了什么？对比Cl 和OH 的失电子能力。 通过对比熔融态和溶液状态两种电解体系，初步建立“外电源驱动离子定向移动→在电极上得失电子”的电解池通用模型。实验B是探究离子放电顺序的经典活动，培养基于证据进行推理的能力（素养1,2）。
任务三：规律深化——离子放电的竞争 活动3：归纳总结与规律应用
根据实验B现象及教师提供的其他电解案例（如电解Na SO 溶液），小组讨论并归纳在水溶液中：
阳离子放电顺序：Ag > Cu > H (酸) > ...
阴离子放电顺序：S > I > Br > Cl > OH > ...
应用：判断电解NaCl溶液（教材P30交流讨论）的产物。 师：为什么电解CuCl 溶液时，阴极是Cu 得电子而不是H ？阳极是Cl 失电子而不是OH ？这说明了离子在电极上放电有“竞争”，有先后顺序。请大家根据已有知识，尝试给这些离子排个“得/失电子能力”的顺序。
师：现在，用这个顺序预测一下，电解食盐水（NaCl溶液）会得到什么？请写出电极反应式。（引出氯碱工业） 从具体实验现象上升到一般规律，形成分析电解问题的核心工具——离子放电顺序表。将规律应用于新情境（电解食盐水），实现知识迁移，并为后续应用学习做铺垫。
任务四：原理应用——技术改变世界 活动4：案例分析与社会思考
小组选择1-2个方向进行深入研讨：
1. 氯碱工业：分析教材P30“交流讨论”中的问题，理解阳离子交换膜的作用与价值。
2. 电镀：阅读教材P32【基础实验】步骤，说明为何待镀件作阴极，镀层金属作阳极？
3. 铜的精炼：分析教材P31图1-24，说明粗铜为何作阳极？阳极泥中为何会有金、银？ 师：电解原理在工业上有何大用？请大家分头研究。思考：
（对氯碱工业组）如果不用离子交换膜，会有什么问题？
（对电镀组）电镀液中为什么要含有镀层金属的离子？
（对精炼组）精炼得到的铜纯度为什么比粗铜高？
师：这些应用都体现了对电解条件的精细控制。同时，电解也是“电老虎”，请大家思考如何降低能耗？（联系绿色化学） 将抽象的化学原理与真实的工业生产、生活技术相联系，展现化学的巨大生产力。通过问题链引导学生理解技术细节背后的化学原理，并辩证看待技术带来的效益与挑战，落实“科学态度与社会责任”素养。
过程性评价 评价任务1：电解CuCl 实验报告，重点评价现象记录、产物推断与反应式书写。
评价任务2：小组研讨成果展示（针对所选应用案例的原理阐述）。
评价标准：
优秀：原理分析准确，能联系放电顺序，阐述清晰有逻辑。
良好：原理基本正确，阐述较为清楚。
待改进：原理有误或阐述不清。
反馈方式：实验报告教师批阅；课堂展示即时点评与同伴互评。 评价覆盖宏观现象分析、微观原理阐释和实际应用理解三个层次，全面检测本课时素养目标的达成情况。
6. 板书设计
电解池的工作原理及应用
（电能 → 化学能）
一、构成与原理：
1. 构成：直流电源、电极、电解质（熔融或溶液）。
2. 电极：阳极（接电源+）→氧化反应；阴极（接电源-）→还原反应。
3. 电子流向：电源负极→阴极；阳极→电源正极。
4. 离子移动：阳离子→阴极；阴离子→阳极。
二、核心规律（水溶液）：
放电顺序：阳离子：... > Cu > H > ...
阴离子：... > Cl > OH > ...
三、重要应用：
1. 氯碱工业：2NaCl + 2H O → 2NaOH + H ↑ + Cl ↑ (离子膜法)
2. 电镀：待镀件（阴极），镀层金属（阳极），含镀层离子溶液。
3. 精炼铜：粗铜（阳极，溶解），纯铜（阴极，析出）。
7. 课时小结
引导学生总结：电解是化学家“驾驭”化学反应的有力工具。通过外加电场，我们能够“命令”离子定向移动并在指定电极上发生氧化还原反应，从而制取活泼金属、进行电镀、精炼金属。它与原电池共同构成了电化学的基石，深刻改变了人类的生产与生活。
8. 课堂练习
基础层：
1. 判断：电解池中，阳极发生氧化反应，与电源正极相连。（ ）
2. 用石墨电极电解CuCl 溶液，阴极产物是 _______________ ，阳极产物是 _______________ 。
3. （教材P33理解应用第2题改编）判断铜片上镀银的方案正误。
提升层：
1. 用铜电极电解CuSO 溶液，写出电解初期和一段时间的电极反应式。
2. 试从环保和成本角度，对比分析“离子膜法”氯碱工业与早期“隔膜法”的优劣。
拓展层：
1. 设计实验方案，验证电解饱和食盐水时，阴极区产生了NaOH。（提示：可使用酚酞试液）
9. 教学反思（预留）
目标达成度：通过电解CuCl 实验和离子放电顺序的归纳，可评估学生对电解原理（素养1,2）的掌握情况；通过应用案例分析的质量评估素养3的达成度。
活动有效性：“离子赛跑”的探究设计是否有效激发了学生寻找规律的兴趣？应用案例分析的时间分配是否合理？
教学评一致性：课堂练习和评价任务是否精准对应了三个素养目标？对不同层次学生的覆盖情况如何？
教材资源利用：教材P31“拓展视野：铜的电解精炼”和P33“拓展视野：塑料电镀”是否被有效整合进课堂教学或作为课后阅读延伸？
第四课时：金属的电化学腐蚀与防护（整合与拓展）
1. 本课时教材分析
本课时是电化学原理的综合应用课，也是对本单元知识的系统整合与提升。教材从普遍存在的金属腐蚀现象出发，运用原电池原理揭示其电化学本质（析氢腐蚀与吸氧腐蚀），再逆向运用原理提出防护方法（覆盖层、牺牲阳极、外加电流），并辩证提及腐蚀原理的利用。教材P36图1-29的对比实验是探究腐蚀条件的核心；P39图1-31、1-32是理解两种电化学防护法的关键示意图。本课时完美体现了“从生活到化学，从化学到社会”的课程理念。
2. 素养目标
1. （证据推理与模型认知） 能基于钢铁在潮湿空气中生锈、以及教材P36【观察思考】实验的现象，推理出金属电化学腐蚀的本质是形成无数微小的原电池（微电池），并能根据环境酸碱性差异，区分吸氧腐蚀与析氢腐蚀，书写相应的电极反应式。
2. （科学探究与创新意识） 能设计简单的对比实验（如改变电解质种类、浓度、是否形成原电池等），探究影响钢铁腐蚀速率的主要因素，体验控制变量思想在科学研究中的应用。
3. （科学态度与社会责任） 通过了解金属腐蚀造成的巨大经济损失和教材P39“金属腐蚀原理的合理利用”，能深刻认识科学防腐的重要性，并能运用所学原理解释生活中的常见防腐措施（如船体附加锌块、暖贴发热）和提出简单的防护建议，形成主动运用科学知识服务社会的意识。
3. 教学重点/难点
重点：金属电化学腐蚀的原理（微原电池反应）。
难点：在真实、复杂的环境（如海水、土壤、酸性大气）中，综合运用原电池、电解、化学平衡等多重原理，分析腐蚀过程的机理并选择或评价综合防护方案。
突破策略：
开展“腐蚀诊断师”项目：提供多种情境（如教材P40理解应用第4题各装置），让学生分析腐蚀速率差异的原因，并排序。
进行“我是防腐工程师”实践活动：小组选择校园或社区的一处金属设施（如栏杆、大门），调查其腐蚀状况和现有防护措施，运用所学知识进行评价并提出改进方案（海报或报告形式）。
4. 教学准备
教师准备：
1. 课件：展示严重的金属腐蚀案例图片/视频；动画模拟钢铁表面微电池的形成与工作过程；两种电化学防护法的原理动态图。
2. 实验器材：用于【观察思考】（教材P36）的铁粉、炭粉、具支试管、导管、饱和NaCl溶液、稀醋酸、红墨水。
3. 实物或图片：生锈铁制品、镀锌水管（白铁皮）、镀锡罐头（马口铁）、暖贴、船体附加锌块图片、地下管道外加电流保护示意图。
学生准备：
1. 复习原电池原理，预习教材P35-40。
2. 观察身边金属制品的腐蚀情况及防护方法，拍照或记录。
5. 教学过程
学习任务 学生活动设计 师生对话预设与引导策略 设计意图与素养关联
任务一：感知问题——腐蚀无处不在 活动1：现象观察与损失感知
观看金属腐蚀导致的事故（桥梁坍塌、管道泄漏）报道短片，展示生锈的实物。阅读教材P35关于经济损失的数据。交流各自观察到的金属腐蚀例子。 师：铁会生锈，铜会产生铜绿，这些现象我们司空见惯。但它仅仅是“不好看”吗？请看这些数据和案例。（播放短片）金属腐蚀是一个全球性的巨大问题。今天，我们就用化学的武器，揭开它的本质，并找到对抗它的方法。 用震撼的事实和数据创设情境，激发学习的内在动机和解决实际问题的使命感，渗透“社会责任”意识。
任务二：揭示本质——腐蚀的化学密码
（探究式活动：钢铁是怎样“生锈”的） 活动2：实验探究与原理推理
分组完成教材P36【观察思考】实验，对比a管（中性）和b管（酸性）中导管内液面上升情况、速率及试管内现象。讨论：
1. 加入炭粉的作用？（形成原电池）
2. 液面上升说明消耗了什么气体？（O ）
3. 两管现象差异说明腐蚀类型受什么影响？（溶液酸碱度）
写出两种环境下可能的电极反应式。 师：铁在潮湿空气中生锈，为什么需要水和氧气？炭粉在这里扮演什么角色？请大家通过实验寻找答案。
师：观察a管，液面上升，说明试管内气体减少，被“吸收”了。什么气体会被吸收？这对应哪种腐蚀？（吸氧腐蚀）b管呢？可能有气体生成，是什么？（析氢腐蚀）
预设困难：学生对“吸氧”导致压强减小、液面上升的逻辑关系不清。
引导：联想测定空气中氧气含量的实验原理。正极反应消耗O ，导致试管内气压降低。 通过经典的对比实验，让学生亲手获得证据，自主推理出电化学腐蚀的条件、类型及本质。这是本课的核心探究活动，深刻培养“证据推理”素养（目标1）。
任务三：寻找对策——科学的防护 活动3：原理分析与方法归纳
1. 讨论：根据腐蚀原理，破坏哪个条件可以防止腐蚀？（覆盖层隔离空气、水）。
2. 模型分析：观察教材P39图1-31、1-32，小组讨论“牺牲阳极的阴极保护法”和“外加电流的阴极保护法”分别是如何利用原电池和电解池原理来保护金属的？被保护金属应作为什么极？
3. 生活链接：解释船体加锌块、暖贴发热、地下管道接直流电源负极的原理。 师：知道了“敌人”（腐蚀）如何进攻，我们就能设计“盾牌”。最基本的方法是什么？（隔离）还有没有更“主动”的办法？
师：（指向图1-31）如果把钢铁和更活泼的锌连在一起放入海水中，谁会优先被腐蚀（失去电子）？钢铁被保护了，它充当原电池的哪一极？
师：（指向图1-32）如果外加一个电源，强迫电子流向钢铁，钢铁表面电子过剩，它还容易失去电子被氧化吗？这运用了什么原理？ 从“破坏条件”的常规方法，上升到“利用原理”的先进技术。借助教材清晰的核心示意图，引导学生将新学的防护方法与已掌握的原电池、电解池原理建立联系，实现知识的整合与迁移。
任务四：综合实践——我是防腐工程师
（项目式活动） 活动4：项目实践与成果展示
情境：学校计划对老旧自行车棚的钢架进行防锈维护。请你作为项目小组，完成以下任务：
1. 评估：分析其可能发生的主要腐蚀类型及影响因素。
2. 设计：提出至少两种可行的防护方案（需说明原理、简要步骤、预估优缺点）。
3. 建议：从效果、成本、环保、施工便利性等方面比较，给出优先推荐方案并陈述理由。
（课后完成，下节课展示） 师：现在我们面临一个真实任务。请大家运用今天所学的全部知识，为学校车棚的钢架“会诊”并“开处方”。
师：你们的方案可以结合多种方法。思考：是先除锈再刷漆，还是考虑附加保护？在校园环境下，哪种电化学方法更可行？
引导：鼓励学生查阅资料，了解常见防锈漆、镀锌、喷涂等技术的细节。 创设贴近学生生活的真实、复杂任务，驱动学生综合运用本单元乃至跨单元知识（如化学变化、物质性质），进行调研、分析、决策与表达。这是对本单元学习成果的高阶检验与升华，全面涵盖三个素养目标。
过程性评价 评价任务1：实验报告，重点评价对现象的分析、腐蚀类型的判断及反应式的书写。
评价任务2：“防腐工程师”项目方案报告与展示。
评价标准（项目）：
优秀：分析全面准确，方案科学、有创意、原理阐述清晰，对比论证充分。
良好：分析基本正确，方案合理，原理阐述较清楚。
待改进：分析有误，方案不可行或原理不清。
反馈方式：实验报告即时点评；项目报告教师评价与小组互评结合。 评价贯穿课内探究与课外项目，既关注基础原理的理解（目标1），又关注复杂问题的解决能力与综合素养（目标2,3），体现进阶性。
6. 板书设计
金属的电化学腐蚀与防护
一、电化学腐蚀（以钢铁为例）：
条件：不纯金属 + 电解质溶液（水膜） → 形成微原电池
类型：1. 吸氧腐蚀（中性、碱性）：负极:Fe-2e =Fe ；正极:O +2H O+4e =4OH
2. 析氢腐蚀（酸性较强）：负极:Fe-2e =Fe ；正极:2H +2e =H ↑
二、防护方法：
1. 覆盖层：涂油、油漆、镀层（如Zn、Sn）
2. 电化学保护：
*牺牲阳极：被保护金属（阴极），连接更活泼金属（阳极）。
*外加电流：被保护金属（阴极），连接电源负极。
三、核心思想：知己知彼，利用化学原理，变被动为主动。
（板书随教学进程生成，最终形成从“问题”到“对策”的完整逻辑链）
7. 课时小结（兼单元总结）
引导学生共同回顾：本单元我们从原电池开始，学会了如何将化学能转化为电能；接着研究了电解池，掌握了用电能驱动化学反应的本领；今天，我们综合运用这些知识，揭示了金属腐蚀的秘密，并找到了科学的防护方法。这就是化学的力量——认识世界，并创造性地改变世界。从电池到电解，再到防腐，电化学原理贯穿始终，服务于能源、材料、环境等方方面面。
8. 课堂练习
基础层：
1. 钢铁在潮湿空气中发生吸氧腐蚀时，正极反应式是 _______________ 。
2. （教材P40理解应用第1题）判断哪些事实与电化学腐蚀有关。
3. 解释“白铁皮”（镀锌铁）破损后，为什么锌先被腐蚀？
提升层：
1. 分析教材P40理解应用第4题，将各烧杯中铁被腐蚀的速率由大到小排序，并说明理由。
2. 暖贴（教材P40第3题）是如何利用化学原理发热的？写出相关的电极反应式。
拓展层：
1. 调研“阴极保护法”在大型工程（如港珠澳大桥、西气东输管道）中的应用实例，写一份简要的科普介绍。
9. 教学反思（预留）
单元目标达成度：本课时作为单元收官，其项目式活动的完成质量是检验单元核心素养（尤其是“证据推理与模型认知”“科学态度与社会责任”）是否落地的试金石。
整合效果：本课时是否有效地将原电池、电解池原理与腐蚀、防护知识融会贯通？学生在完成项目时，是孤立罗列知识点还是有机整合运用？
实践性与社会性：“防腐工程师”项目是否成功连接了课堂与社会？是否激发了学生解决真实问题的热情和主人翁意识？
改进方向：能否将本单元的四个课时进一步整合为一个更大的项目，如“设计一个基于可再生能源的独立供电与防护系统”？如何更系统地收集学生在本单元学习过程中的过程性评价证据？
13
专题一第二单元“化学能与电能的转化”整体教学设计方案
单元整体设计板块
一、 单元教材分析
本单元隶属于《化学反应原理》模块，是继“化学反应的热效应”之后，从能量转化形式的角度深入研究化学反应的又一核心内容。教材内容遵循“从生活到理论，再到应用”的逻辑主线：
1. 知识逻辑：从学生已知的“原电池”概念（必修）出发，通过定量实验和微观分析，深化对原电池工作原理的认识；在此基础上，介绍基于此原理的各类化学电源；然后逆向引出电解池的工作原理，并拓展其在工业生产、金属精炼、电镀等领域的应用；最后将电化学原理应用于金属的腐蚀与防护，形成完整的“认识原理-创造应用-解决问题”的知识闭环。
2. 育人价值：本单元深刻体现了化学作为基础中心学科在解决能源、材料、环境等重大社会问题中的价值。通过学习，学生能从微观粒子（电子、离子）运动的视角理解宏观的电能产生与消耗现象，建立“宏观-微观-符号”三重表征的化学思维；通过分析燃料电池、电解铝、电镀、金属防护等实例，理解科学技术与社会（STS）的互动关系，培养绿色化学观念和社会责任感。
3. 核心图片育人功能：
教材P22图1-8/1-9（铜锌原电池实验与构造图）：直观展示原电池的构成要素与工作状态，是学生构建原电池认知模型的视觉支架，具有操作示范和原理可视化价值。
教材P27图1-16（碱性氢氧燃料电池原理示意图）：以简洁的图示揭示燃料电池连续工作的奥秘，是理解“将燃料化学能直接高效转化为电能”这一先进技术的认知桥梁。
教材P29图1-20（熔融氯化钠通电前后离子运动示意图）：动态对比通电前后离子的无序与定向移动，是突破“电解池中离子定向移动与电子得失”这一微观想象难点的关键资源。
二、 单元学情分析
1. 知识基础：学生在《化学必修第二册》已初步了解原电池的定义、构成条件及简单的电极反应式书写（如铜锌原电池），并学习了氧化还原反应的本质是电子转移。这为本单元深入学习原理奠定了基础，但学生对原电池内部离子移动、盐桥作用、多种电池模型及电解池等内容认知模糊或未知。
2. 认知特点：高二学生抽象逻辑思维占主导，具备一定的推理、建模能力，但对微观粒子在电场作用下的行为想象仍存在困难。他们乐于通过实验探究获取知识，但可能对复杂的装置和原理分析产生畏难情绪。
3. 素养水平：通过上一专题“化学反应的热效应”的学习，学生初步建立了从能量变化和定量角度研究化学反应的观念（变化观念），但在利用模型解释复杂系统（如原电池、电解池）、基于证据进行推理（如设计原电池）等方面能力有待提升。
4. 学习习惯与探究能力：多数学生习惯于接受式学习，主动设计实验、深度合作探究的意识和能力需加强。部分学生对化学实验兴趣浓厚，但动手操作规范和现象分析的科学性有待指导。
三、 单元学习目标
依据《普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）》，围绕“宏观辨识与微观探析”“变化观念与平衡思想”“证据推理与模型认知”“科学探究与创新意识”“科学态度与社会责任”五个学科核心素养，制定本单元学习目标：
1. （重点培养：证据推理与模型认知） 能通过实验探究，分析原电池和电解池的工作原理，准确书写电极反应式和总反应式；能基于工作原理设计简单的原电池，并利用电解原理提出物质转化的初步方案。（覆盖素养：证据推理与模型认知、科学探究与创新意识）
2. （宏观辨识与微观探析、变化观念） 能从宏观（电流产生、物质生成）和微观（电子定向移动、离子定向迁移）相结合的角度，辨识原电池与电解池的区别与联系，深刻理解化学能与电能相互转化的本质是氧化还原反应中电子的定向转移。（覆盖素养：宏观辨识与微观探析、变化观念与平衡思想）
3. （科学态度与社会责任） 通过了解化学电源的发展（如锂电池、燃料电池）和电解在工业生产（如氯碱工业、金属冶炼）、金属防护中的重要应用，认识电化学技术对人类可持续发展（解决能源、环境问题）的巨大贡献，初步形成绿色化学观念和技术风险评估意识。（覆盖素养：科学态度与社会责任）
四、 单元教学重难点
教学重点：
1. 原电池和电解池的工作原理（电极判断、反应类型、电子和离子移动方向）。
2. 原电池和电解池的电极反应式及总反应式的书写。
教学难点：
1. 微观过程想象：理解原电池中离子通过盐桥移动以维持电中性，以及电解池中离子在电场作用下的定向移动与得失电子。
2. 多重平衡综合分析：在真实情境（如金属腐蚀、复杂电池）中，综合应用氧化还原反应、离子反应、平衡移动等原理进行分析。
突破策略方向：利用数字化实验（如电流传感器、电导率传感器）将微观过程宏观化、可视化；通过搭建物理模型（如用小球模拟离子、箭头表示电子）辅助理解；设计层层递进的探究任务，从单液电池到双液电池，从原电池到电解池，逐步构建认知模型。
五、 单元教学准备
类型 具体内容 备注
教具/技术资源 1. 多媒体课件：包含教材核心图片（P22图1-8/1-9, P27图1-16, P29图1-20等）的动画或高清放大图。
2. 数字化实验系统：电流传感器、电压传感器、电导率传感器、数据采集器。
3. 仿真软件：电化学微观过程模拟动画。 将教材静态图动态化，突破微观想象难点。
实验器材与药品 1. 原电池探究：锌片、铜片、石墨棒、导线、电流计、烧杯、ZnSO 溶液、CuSO 溶液、盐桥、稀硫酸、水果（柠檬、苹果等）。
2. 化学电源模型：干电池、纽扣电池（剖解模型）、氢氧燃料电池演示仪。
3. 电解实验：U形管、直流电源、石墨电极、CuCl 溶液、NaCl溶液、酚酞试液、淀粉-KI试纸。
4. 金属腐蚀：铁粉、炭粉、具支试管、导管、饱和食盐水、醋酸溶液。 保障教材中“实验探究”“基础实验”“观察思考”等栏目的顺利开展。
学具/材料 1. 学习任务单：包含实验记录表、原理分析流程图、概念对比图。
2. 模型制作材料：橡皮泥、不同颜色小磁贴（代表电子、离子）、塑料板。 引导学生规范记录，促进模型建构。
六、 单元课时计划（总4课时）
课时 课时名称 （与教材一致） 主要内容与目标要求 对应教材页码/核心图片
1 原电池的工作原理 通过实验深化对铜锌原电池工作原理的认识，理解盐桥的作用，掌握电极判断与反应式书写。 P21-23， 图1-8， 图1-9
2 化学电源 了解一次电池、二次电池、燃料电池的构造、原理与特点，认识化学电源的发展与社会价值。 P23-28， 图1-10至1-17
3 电解池的工作原理及应用 通过实验探究电解的原理，掌握电解池的构成、电极反应及常见应用（氯碱工业、电镀、精炼）。 P28-35， 图1-20， 图1-21， 图1-24
4 金属的电化学腐蚀与防护（整合与拓展） 运用原电池原理分析金属电化学腐蚀（吸氧、析氢）的本质，并提出电化学防护方法。 P35-40， 图1-29， 图1-31， 图1-32
课时教学设计板块
第一课时：原电池的工作原理
1. 本课时教材分析
本课时是单元学习的起点和基石，旨在学生已有知识（必修二原电池）基础上实现认知升级。教材通过【实验1】和【实验2】（P21-22）的对比，引导学生发现能量转化形式的差异，进而借助图1-9系统剖析原电池的微观工作过程，最终落脚于学生自主设计原电池（【实验探究】P23）。核心图片P22图1-9是学生构建“双液原电池”认知模型的关键视觉支架，用于解析电子流向、离子移动和盐桥功能。
2. 素养目标
1. （证据推理与模型认知） 通过对比分析“锌与硫酸铜直接反应”和“铜锌原电池”实验（教材P21-22实验1、2）的现象与数据，能推理出化学能转化为电能的必要条件，并构建起包含电极、电解质溶液、盐桥、导线在内的原电池认知模型。
2. （宏观辨识与微观探析） 能依据实验现象（电极溶解、析出、电流计偏转）和教材图1-9，准确描述原电池工作时宏观电流产生与微观电子转移、离子移动之间的关系，并规范书写电极反应式和总反应式。
3. （科学探究与创新意识） 能根据给定的离子反应（如Fe+Cu ），模仿教材示例，与小组合作设计并制作一个简单的原电池，初步体验利用化学反应原理进行装置设计的探究过程。
3. 教学重点/难点
重点：双液原电池的工作原理（盐桥的作用）及电极反应式的书写。
难点：理解原电池内部闭合回路中电荷的定向移动（电子经外电路、离子经内电路）。
突破策略：利用教材P22图1-9制作动态课件，分步展示电子流出、离子移动、盐桥补电荷的过程；引导学生用“接力赛”角色扮演（学生扮演电子、Zn 、Cu 、K 、Cl ）模拟整个过程。
4. 教学准备
教师准备：课件（含图1-9动态分解图）、铜锌原电池演示实验器材、电流传感器、FeCl 溶液与铜片等用于学生设计实验的材料、评价量表。
学生准备：复习必修二原电池知识，预习教材P21-23内容，思考“盐桥是什么？为什么需要它？”。
5. 教学过程
学习任务 学生活动设计 师生对话预设与引导策略 设计意图与素养关联
任务一：唤醒旧知，聚焦新问题
（从“热能”到“电能”的转化） 活动1：回忆与讨论
回忆必修二所学原电池知识，列举一个原电池实例（如水果电池），简述其能量转化形式。 师：我们已知氧化还原反应伴随能量变化，通常以热能形式释放。能否“控制”反应，让化学能转化为更方便使用的电能呢？
生：可以，原电池就是。
师：（展示一个简单的柠檬电池点亮LED灯）这个装置能量转化效率高吗？如何设计一个能持续、稳定供电的装置？ 从生活实例出发，引发认知冲突，明确本课核心问题：如何高效、可控地将化学能转化为电能。关联“变化观念”。
任务二：实验探究，构建新模型
（探究双液原电池的奥秘）
（探究式活动） 活动2：对比实验与证据收集
分组完成教材P21【实验1】和【实验2】。记录温度变化、电流计偏转、电极现象。思考：两个实验能量转化形式有何不同？实验2为何需要盐桥？ 师：请仔细观察实验2，电流计偏转说明什么？取出盐桥后为何电流消失？盐桥内的离子如何移动？请大家结合教材P22图1-9进行小组讨论。
预设错误：学生可能认为盐桥只是连通溶液。
引导：如果只是连通，用导线行吗？引导学生分析取出盐桥后，正负极区电荷是否平衡。 通过对比实验，获得直接证据，认识到“将氧化剂和还原剂隔开”是获得稳定电流的关键。利用教材核心图片搭建思维脚手架，引导学生从电荷守恒角度理解盐桥作用，发展“证据推理”和“模型认知”素养。
活动3：模型分析与符号表征
结合课件动态图，小组合作分析图1-9，描述电子、Zn 、Cu 、K 、Cl 的移动方向。尝试写出锌电极和铜电极上发生的反应，以及总反应。 师：（动态演示）电子从Zn片流出，那么Zn片本身带什么电？溶液中什么离子会向Zn片移动？盐桥中的Cl 为什么移向ZnSO 溶液？请大家用离子方程式和化学用语完整表述。
引导策略：将宏观（电流方向）、微观（离子移动）、符号（电极反应式）三者结合讲解。 将微观过程可视化，化解想象难点。通过书写电极反应式，训练“宏观-微观-符号”三重表征的化学思维方式，落实“宏观辨识与微观探析”素养。
任务三：迁移应用，设计新电池
（体验原理的应用） 活动4：设计实验与成果展示
依据离子反应Fe + Cu = Fe + Cu，参考教材【实验探究】（P23）要求，小组讨论并画出原电池设计示意图，选择合适药品和仪器进行验证。 师：现在请大家扮演“化学工程师”，利用刚才学的原理，为这个反应设计一个能产生电流的装置。需要考虑哪些要素？（电极、电解质溶液、如何连接…）
预设困难：学生可能直接使用同一个FeSO 和CuSO 的混合溶液。
引导：这样设计会产生电流吗？回忆实验2的启示，氧化剂和还原剂最好如何放置？ 将习得的认知模型应用于新情境，实现知识迁移。通过合作设计与实践，检验对原理的理解，培养解决问题的能力和“科学探究”精神。
过程性评价 评价任务：小组提交原电池设计图，并进行1分钟的原理阐述。
评价标准：
优秀：设计图要素齐全（标清正负极、电解质溶液、导线、可能需要的盐桥），原理阐述准确清晰。
良好：设计图基本正确，原理阐述有个别疏漏。
待改进：设计图有误，无法构成原电池回路。
反馈方式：教师巡回指导时即时口头反馈，课后对设计图进行书面等级评价并附改进建议。 评价紧扣目标2（模型构建）和目标3（设计应用），实现“教学评”一致性。
6. 板书设计
原电池的工作原理
（化学能 → 电能）
一、构成条件（双液）：
1. 自发的氧化还原反应
2. 两个活性不同的电极
3. 电解质溶液（两极区可不同）
4. 闭合回路（导线+盐桥）
二、工作原理（以Cu-Zn为例）：
负极(Zn)：Zn - 2e = Zn （氧化）
正极(Cu)：Cu + 2e = Cu （还原）
总反应：Zn + Cu = Zn + Cu
三、电流回路：
外电路：电子 e （Zn → Cu）
内电路：离子 （盐桥：K →CuSO ， Cl →ZnSO ）
（板书核心框架来源于对教材P22图1-9的提炼）
7. 课时小结
引导学生回顾：本节课我们从对比实验中发现，通过巧妙的装置设计（使用盐桥），可以将氧化还原反应的化学能直接转化为电能。我们不仅知道了原电池怎么工作（微观粒子如何移动），还学会了如何设计一个简单的原电池。这是利用化学反应服务生产生活的精彩案例。
8. 课堂练习
基础层：
1. 判断：盐桥中的电解质只要可导电即可，与两侧溶液无关。（ ）
2. （教材P34理解应用第1题改编）关于原电池的说法正确的是（ ）。
3. 写出以镁、铝为电极，稀硫酸为电解质溶液的原电池电极反应式。
提升层：
1. 请解释：在铜锌原电池中，锌电极的质量逐渐 _______________ ，硫酸铜溶液的蓝色逐渐 _______________ 。
2. 设计一个以“2Fe + Cu = 2Fe + Cu ”为原理的原电池，画出装置图，写出电极反应式。
拓展层：
1. 查阅资料，了解“浓差电池”的基本原理，它与我们今天学的原电池有何异同？
9. 教学反思（预留）
目标达成度：通过学生设计原电池的活动表现，可评估“模型认知”和“探究意识”目标的达成情况。
活动有效性：对比实验是否有效引发了学生的深度思考？角色扮演活动是否真的帮助学生理解了离子移动？
生成性问题：学生在设计电池时，是否提出了更有创意或更具挑战性的方案？如何妥善引导和评价？
教材资源利用：教材图1-9的动态化处理是否达到了预期效果？是否需要补充更直观的模拟动画？
第二课时：化学电源
1. 本课时教材分析
本课时是“化学能与电能的转化”原理在现实世界中的具体应用和延伸。教材按照“一次电池→二次电池→燃料电池”的逻辑序列展开，展现了化学电源从日常便携到高效环保的技术发展脉络。核心内容围绕各类电池的构造、工作原理（电极反应）、特点与应用展开，并配有丰富的实物图（P24图1-10/1-11普通与碱性锌锰电池、P25图1-13铅蓄电池、P26图1-14锂离子电池）和原理示意图（P27图1-16氢氧燃料电池）。特别是教材P27的【基础实验：制作简单的氢氧燃料电池】和P28的【批判性思维】栏目，将知识学习与动手实践、社会议题思考紧密结合，是本课时落实“科学探究”与“社会责任”素养的关键载体。
2. 素养目标
1. （证据推理与模型认知） 通过分析普通锌锰干电池、铅蓄电池、氢氧燃料电池的构造示意图（教材P24-27）和反应原理，能推理归纳出一次电池、二次电池、燃料电池在工作模式、反应物来源、能量转化效率等方面的核心特征，并构建化学电源的分类认知模型。
2. （科学态度与社会责任） 通过对比不同化学电源的性能、优缺点、环境影响及发展历程（如碱性电池替代普通干电池，燃料电池的兴起），能辩证地评价化学电源技术对社会能源结构、环境保护的影响，树立绿色、可持续的能源发展观。
3. （科学探究与创新意识） 通过小组合作完成【基础实验：制作简单的氢氧燃料电池】（教材P27-28，图1-18），体验将抽象原理转化为实体装置的探究过程，在观察、操作与问题解决中感受新能源技术的魅力与挑战。
3. 教学重点/难点
重点：一次电池、二次电池和燃料电池的基本工作原理（电极反应）及主要特点。
难点：
1. 理解燃料电池连续工作的动态过程：为何燃料和氧化剂需从外部持续供给？产物如何及时排出？
2. 理解复杂二次电池（如锂离子电池）的工作原理：对“嵌入”“脱嵌”等微观过程的想象与理解。
突破策略：
利用教材P27图1-16氢氧燃料电池原理示意图制作动态课件，用动画模拟氢气、氧气、离子、水分子的动态进出与转化，直观展示“开放式系统”的工作特点。
将锂离子电池的“嵌入/脱嵌”过程比喻为“离子旅馆”（正负极材料）的“入住”和“退房”，结合教材P26“拓展视野”和图1-15进行通俗化讲解。
4. 教学准备
教师准备：
1. 课件：包含各类电池高清剖面图、原理动画（重点：燃料电池动态图、锂离子嵌入动画）。
2. 实物与模型：普通干电池、纽扣电池（剖解）、手机旧锂电池、氢氧燃料电池演示仪。
3. 实验器材：用于【基础实验】的U形管、石墨电极、直流电源、导线、石英钟（或小风扇）、6 mol·L 稀硫酸。
4. 评价工具：“电池博览会”项目评价量表、实验报告评价标准。
学生准备：
1. 预习教材P23-28，完成“化学电源预习单”（列出三种电池各一例，并尝试写出其总反应）。
2. 分三组，分别搜集“一次电池”“二次电池”“燃料电池”的一种代表性产品的资料（实物图片、基本参数、主要用途）。
5. 教学过程
学习任务 学生活动设计 师生对话预设与引导策略 设计意图与素养关联
任务一：走进电池世界——初识分类 活动1：实物观察与分类
观察教师提供的各类电池实物（干电池、充电宝、纽扣电池），结合预习，小组讨论并尝试按“能否充电”“反应物存储方式”等标准进行分类。 师：我们的生活离不开电池。请大家观察这些电池，它们有什么不同？你能根据已有的知识和观察，给它们分分类吗？
生：有的能充电，有的不能；有的很常见，有的好像比较高端。
师：很好！化学上根据这些特点，将它们分为一次电池、二次电池和燃料电池。今天我们就来一场“电池博览会”，深入了解它们。 从生活实物出发，激发兴趣，引出本课核心学习主题和逻辑框架。
任务二：探究电池奥秘——原理与特点
（项目式活动：“电池博览会”分组研究） 活动2：分组探究与模型构建
学生分三组（一次电池组、二次电池组、燃料电池组），扮演“产品工程师”。任务：
1. 研究原理：结合教材对应章节（P23-27）及提供的资料，分析本组电池的构造（利用教材图片）、工作原理（写出电极反应）、总反应。
2. 总结特点：归纳本类电池的优缺点、典型应用及技术发展趋势。
3. 制作展板：将以上研究成果以图文形式呈现在海报上。 师：现在请各“工程师团队”深入研究你们的电池。请重点思考：
（对一次电池组）普通和碱性锌锰电池性能为何有差异？（教材P24）
（对二次电池组）铅蓄电池放电和充电时，电极反应有何关系？（教材P25）
（对燃料电池组）观察教材P27图1-16，氢气和氧气从哪里来？产物水怎么处理？为什么说它是“开放式”的？
预设困难：燃料电池组可能对“持续供给”的意义理解不深。
引导：对比普通干电池，它的“燃料”MnO 和Zn装在电池里，用完就没了。燃料电池的“燃料”H 和O 呢？像汽车加油一样，可以不断补充，所以能持续发电。 将教材内容转化为驱动性项目任务，促使学生主动、合作、深入研读教材，提取关键信息，构建系统的知识模型。重点利用教材核心图片（图1-10,1-13,1-16）作为研究支架，培养“证据推理与模型认知”素养。
任务三：展示交流与辩证评价 活动3：“电池博览会”展示与互评
每组选派代表，用5分钟时间结合展板介绍本类电池，并接受其他组同学提问。 师：现在请各团队展示你们的成果。听众们要仔细听，可以就原理、应用或环保方面提问。
预设生成性问题：有学生可能问“锂离子电池为什么比铅蓄电池更轻、电量更大？”或“燃料电池现在为什么还没普及？”
引导：这些问题非常好！这涉及到能量密度、成本、基础设施等更深层次的技术与社会因素。请相关小组尝试解答，或我们一起课后探究。 通过展示与答辩，检验和深化理解，锻炼表达与思辨能力。生成性问题引导课堂向深度和广度延伸，体现“以学生为中心”的课堂。
任务四：实践体验与未来展望
（探究式活动：制作氢氧燃料电池） 活动4：动手实验与原理验证
小组合作，严格按照教材P27-28的步骤和图1-18装置示意图，完成【基础实验】。重点观察：接通电源电解水时的现象；断开电源后，连接石英钟（或小风扇）时的现象。思考并回答教材中提出的两个问题。 师：我们学习了最先进的燃料电池原理，现在让我们亲手做一个简易的氢氧燃料电池。请大家严格按照步骤操作，注意安全。关键要观察并记录：我们是如何先用电“造出”燃料和氧化剂的？又是如何让它们“反应”发电的？
师：（实验后追问）为什么撤去电源后，石英钟还能工作？这个实验完美模拟了真实的燃料电池吗？有哪些简化或不足？ 将抽象原理转化为亲手实践，在做中学、创中学。通过“电解水制氢氧→氢氧发电”的完整循环，深刻理解燃料电池“能量转换器”的本质，培养“科学探究与创新意识”。
过程性评价 评价任务1：“电池博览会”展板内容与现场展示。
评价标准：
优秀：原理阐述准确（电极反应式正确），特点归纳全面，图文并茂，展示清晰流畅，能有效回答问题。
良好：原理基本正确，特点归纳较全，展示较为清晰。
待改进：原理有误，信息不全，展示不清。
评价任务2：实验报告，重点评估对实验现象的解释和两个思考问题的回答。
反馈方式：课堂即时点评与小组互评结合；实验报告教师批阅后反馈。 评价紧密围绕目标1（原理模型）和目标3（探究实践），形式多样，贯穿教学过程，体现“教学评”一体化。
6. 板书设计
化学电源
一、分类与特点：
一次电池：不可充电，如锌锰电池 (Zn + 2MnO + 2H O → 2MnOOH + Zn(OH) )
二次电池：可充电，如铅蓄电池 (Pb + PbO + 2H SO 2PbSO + 2H O)
燃料电池：开放式，如氢氧燃料电池 (2H + O → 2H O)
二、发展趋向：
高比能量、长寿命、环境友好、资源可持续
三、核心观念：
技术选择需综合考虑性能、成本、安全、环境。
（板书配合学生的展板内容动态生成，形成知识网络）
7. 课时小结
引导学生总结：今天我们像工程师一样，探究了形形色色的化学电源。我们发现，从一次性使用的干电池到可循环的充电电池，再到“吃”氢气和氧气发电的燃料电池，技术的进步始终围绕着更高效率、更环保、更可持续的目标。化学，正驱动着能源利用方式的深刻变革。
8. 课堂练习
基础层：
1. 下列属于二次电池的是（ ）A. 锌锰干电池 B. 铅蓄电池 C. 氢氧燃料电池 D. 银锌纽扣电池。
2. （教材P34理解应用第3题）写出甲烷（CH ）碱性燃料电池的电极反应式。
3. 简述普通锌锰干电池与碱性锌锰电池的主要区别。
提升层：
1. 铅蓄电池放电时，正极和负极的质量分别如何变化？为什么？
2. 从资源利用和环境保护角度，谈谈推广使用燃料电池的意义和可能面临的挑战。
拓展层：
1. （教材P28“批判性思维”改编）查阅IGCC和IG-MCFC技术的资料，从能量转化效率和污染物排放角度，写一篇简短的分析报告（200字以内）。
9. 教学反思（预留）
目标达成度：“电池博览会”项目的完成质量是评估目标1、2的核心依据；实验的成功率与反思深度评估目标3。
活动有效性：分组研究是否出现了“搭便车”现象？如何通过更精细的任务分工和评价避免？实验环节时间是否充足？
生成性问题处理：对学生提出的关于电池成本、回收等社会性议题，课堂讨论是否深入？是否提供了恰当的引导或课后探究方向？
教材资源利用：教材中的“拓展视野：锂离子电池”（P26）是否得到了有效利用？是否应作为燃料电池组的对比研究内容？
第三课时：电解池的工作原理及应用
1. 本课时教材分析
本课时是电能向化学能转化的逆向过程，是对“氧化还原反应可被外力驱动”这一“变化观念”的深化。教材逻辑清晰：从工业制钠、铝的实例【温故知新】（P28）引出问题→通过分析电解熔融NaCl（P29图1-20）建立电解池基本模型→通过【观察思考】电解CuCl 溶液（P30图1-21）探究离子放电顺序→拓展到氯碱工业（P30交流讨论与图1-23）、电镀（P32基础实验）、精炼（P31拓展视野与图1-24）等应用。教材图片（图1-20,1-21,1-24）是理解微观过程和应用场景的视觉关键。
2. 素养目标
1. （变化观念与平衡思想） 通过电解熔融氯化钠和氯化铜溶液的实验探究，认识到电能可以迫使非自发的氧化还原反应发生，理解电解池是实现物质在电极上发生强制氧化还原反应的装置，是主动调控化学反应的重要手段。
2. （宏观辨识与微观探析） 能根据实验现象（电极产物、试纸变色等）和教材P29图1-20、P30图1-21，分析电解池中离子在电场作用下的定向移动规律与得失电子顺序（放电顺序），正确判断阴阳极并能规范书写电极反应式。
3. （科学态度与社会责任） 通过了解电解在氯碱工业（获取烧碱、氯气）、金属冶炼（制铝、镁）、铜的精炼及电镀中的关键作用，认识电解技术是现代化学工业的基石及其对社会发展的巨大贡献，同时能初步关注其高能耗及可能带来的环境问题。
3. 教学重点/难点
重点：电解池的工作原理（阴阳极判断、离子放电顺序）。
难点：
1. 电解含多种离子的水溶液（如NaCl溶液）时，阴、阳离子放电顺序的综合判断与竞争。
2. 理解电解应用（如精炼、电镀）中对电极材料和电解质溶液的特定要求。
突破策略：
设计“离子赛跑”探究实验：分组电解不同电解质溶液（NaCl、CuCl 、Na SO 等），通过产物反推离子放电能力，归纳常见离子放电顺序表。
采用“角色扮演与模型组装”：让学生扮演“电解工程师”，为不同的生产目的（冶炼Na、精炼Cu、铁钉镀Zn）选择合适的电极材料、电解质溶液，并说明理由，对比教材方案（P31-32）。
4. 教学准备
教师准备：
1. 课件：包含电解熔融NaCl和电解CuCl 溶液的微观过程动画；氯碱工业离子交换膜原理动画；电镀、精炼的流程示意图。
2. 实验器材：U形管、直流电源（6-12V）、石墨电极、铁电极、铜电极、CuCl 溶液、NaCl溶液（酚酞）、KI-淀粉试纸、烧杯等。
3. 模型或卡片：印有不同离子（Na 、H 、Cu 、Cl 、OH 等）和电极材料（石墨、Cu、Fe等）的卡片。
学生准备：
1. 复习原电池知识，预习教材P28-33，思考“电解和原电池中的电子流向、离子移动、电极反应有何异同？”
2. 观察生活中的电镀物品（如水龙头、首饰）。
5. 教学过程
学习任务 学生活动设计 师生对话预设与引导策略 设计意图与素养关联
任务一：逆向思考——从“发电”到“用电” 活动1：情境分析与问题提出
观看工业电解制取金属钠、铝的短片或图片。讨论：这些非常活泼的金属，能否通过原电池原理获得？要实现这些反应，需要外界提供什么？ 师：上节课我们学的是利用化学反应发电（原电池）。现在，我们需要获得非常活泼的金属钠和铝，能用它们的化合物“发电”吗？
生：不能，它们太活泼了。
师：对！这些反应不能自发进行。那工业上怎么做的？对，通电！这就是我们今天要研究的，用电能来驱动化学反应——电解。 创设真实工业情境，引发认知冲突，明确电解研究的必要性，从能量转化的“另一面”切入课题。
任务二：模型初建——电解的微观世界
（探究式活动：探寻电解规律） 活动2：实验探究与原理分析
分组进行两个核心实验：
实验A：观察教师演示或动画模拟电解熔融NaCl（教材P29图1-20），描述通电前后离子运动的变化，写出电极反应式。
实验B：动手完成【观察思考】电解CuCl 溶液（教材P30图1-21），记录阴极、阳极现象及试纸变化，写出电极反应式。 师：请同学们聚焦教材P29图1-20。通电前后，Na 和Cl 的运动状态有何本质不同？是什么力驱使它们定向移动？在电极上分别发生了什么变化？
师：现在请大家动手做实验B。预测一下，溶液中有Cu 、H 、Cl 、OH ，谁会先在阴极得电子？谁先在阳极失电子？用实验验证你的预测。
预设错误：学生可能认为阳极会产生O 。
引导：观察阳极产生的气体能否使湿润的淀粉-KI试纸变蓝？这证明了什么？对比Cl 和OH 的失电子能力。 通过对比熔融态和溶液状态两种电解体系，初步建立“外电源驱动离子定向移动→在电极上得失电子”的电解池通用模型。实验B是探究离子放电顺序的经典活动，培养基于证据进行推理的能力（素养1,2）。
任务三：规律深化——离子放电的竞争 活动3：归纳总结与规律应用
根据实验B现象及教师提供的其他电解案例（如电解Na SO 溶液），小组讨论并归纳在水溶液中：
阳离子放电顺序：Ag > Cu > H (酸) > ...
阴离子放电顺序：S > I > Br > Cl > OH > ...
应用：判断电解NaCl溶液（教材P30交流讨论）的产物。 师：为什么电解CuCl 溶液时，阴极是Cu 得电子而不是H ？阳极是Cl 失电子而不是OH ？这说明了离子在电极上放电有“竞争”，有先后顺序。请大家根据已有知识，尝试给这些离子排个“得/失电子能力”的顺序。
师：现在，用这个顺序预测一下，电解食盐水（NaCl溶液）会得到什么？请写出电极反应式。（引出氯碱工业） 从具体实验现象上升到一般规律，形成分析电解问题的核心工具——离子放电顺序表。将规律应用于新情境（电解食盐水），实现知识迁移，并为后续应用学习做铺垫。
任务四：原理应用——技术改变世界 活动4：案例分析与社会思考
小组选择1-2个方向进行深入研讨：
1. 氯碱工业：分析教材P30“交流讨论”中的问题，理解阳离子交换膜的作用与价值。
2. 电镀：阅读教材P32【基础实验】步骤，说明为何待镀件作阴极，镀层金属作阳极？
3. 铜的精炼：分析教材P31图1-24，说明粗铜为何作阳极？阳极泥中为何会有金、银？ 师：电解原理在工业上有何大用？请大家分头研究。思考：
（对氯碱工业组）如果不用离子交换膜，会有什么问题？
（对电镀组）电镀液中为什么要含有镀层金属的离子？
（对精炼组）精炼得到的铜纯度为什么比粗铜高？
师：这些应用都体现了对电解条件的精细控制。同时，电解也是“电老虎”，请大家思考如何降低能耗？（联系绿色化学） 将抽象的化学原理与真实的工业生产、生活技术相联系，展现化学的巨大生产力。通过问题链引导学生理解技术细节背后的化学原理，并辩证看待技术带来的效益与挑战，落实“科学态度与社会责任”素养。
过程性评价 评价任务1：电解CuCl 实验报告，重点评价现象记录、产物推断与反应式书写。
评价任务2：小组研讨成果展示（针对所选应用案例的原理阐述）。
评价标准：
优秀：原理分析准确，能联系放电顺序，阐述清晰有逻辑。
良好：原理基本正确，阐述较为清楚。
待改进：原理有误或阐述不清。
反馈方式：实验报告教师批阅；课堂展示即时点评与同伴互评。 评价覆盖宏观现象分析、微观原理阐释和实际应用理解三个层次，全面检测本课时素养目标的达成情况。
6. 板书设计
电解池的工作原理及应用
（电能 → 化学能）
一、构成与原理：
1. 构成：直流电源、电极、电解质（熔融或溶液）。
2. 电极：阳极（接电源+）→氧化反应；阴极（接电源-）→还原反应。
3. 电子流向：电源负极→阴极；阳极→电源正极。
4. 离子移动：阳离子→阴极；阴离子→阳极。
二、核心规律（水溶液）：
放电顺序：阳离子：... > Cu > H > ...
阴离子：... > Cl > OH > ...
三、重要应用：
1. 氯碱工业：2NaCl + 2H O → 2NaOH + H ↑ + Cl ↑ (离子膜法)
2. 电镀：待镀件（阴极），镀层金属（阳极），含镀层离子溶液。
3. 精炼铜：粗铜（阳极，溶解），纯铜（阴极，析出）。
7. 课时小结
引导学生总结：电解是化学家“驾驭”化学反应的有力工具。通过外加电场，我们能够“命令”离子定向移动并在指定电极上发生氧化还原反应，从而制取活泼金属、进行电镀、精炼金属。它与原电池共同构成了电化学的基石，深刻改变了人类的生产与生活。
8. 课堂练习
基础层：
1. 判断：电解池中，阳极发生氧化反应，与电源正极相连。（ ）
2. 用石墨电极电解CuCl 溶液，阴极产物是 _______________ ，阳极产物是 _______________ 。
3. （教材P33理解应用第2题改编）判断铜片上镀银的方案正误。
提升层：
1. 用铜电极电解CuSO 溶液，写出电解初期和一段时间的电极反应式。
2. 试从环保和成本角度，对比分析“离子膜法”氯碱工业与早期“隔膜法”的优劣。
拓展层：
1. 设计实验方案，验证电解饱和食盐水时，阴极区产生了NaOH。（提示：可使用酚酞试液）
9. 教学反思（预留）
目标达成度：通过电解CuCl 实验和离子放电顺序的归纳，可评估学生对电解原理（素养1,2）的掌握情况；通过应用案例分析的质量评估素养3的达成度。
活动有效性：“离子赛跑”的探究设计是否有效激发了学生寻找规律的兴趣？应用案例分析的时间分配是否合理？
教学评一致性：课堂练习和评价任务是否精准对应了三个素养目标？对不同层次学生的覆盖情况如何？
教材资源利用：教材P31“拓展视野：铜的电解精炼”和P33“拓展视野：塑料电镀”是否被有效整合进课堂教学或作为课后阅读延伸？
第四课时：金属的电化学腐蚀与防护（整合与拓展）
1. 本课时教材分析
本课时是电化学原理的综合应用课，也是对本单元知识的系统整合与提升。教材从普遍存在的金属腐蚀现象出发，运用原电池原理揭示其电化学本质（析氢腐蚀与吸氧腐蚀），再逆向运用原理提出防护方法（覆盖层、牺牲阳极、外加电流），并辩证提及腐蚀原理的利用。教材P36图1-29的对比实验是探究腐蚀条件的核心；P39图1-31、1-32是理解两种电化学防护法的关键示意图。本课时完美体现了“从生活到化学，从化学到社会”的课程理念。
2. 素养目标
1. （证据推理与模型认知） 能基于钢铁在潮湿空气中生锈、以及教材P36【观察思考】实验的现象，推理出金属电化学腐蚀的本质是形成无数微小的原电池（微电池），并能根据环境酸碱性差异，区分吸氧腐蚀与析氢腐蚀，书写相应的电极反应式。
2. （科学探究与创新意识） 能设计简单的对比实验（如改变电解质种类、浓度、是否形成原电池等），探究影响钢铁腐蚀速率的主要因素，体验控制变量思想在科学研究中的应用。
3. （科学态度与社会责任） 通过了解金属腐蚀造成的巨大经济损失和教材P39“金属腐蚀原理的合理利用”，能深刻认识科学防腐的重要性，并能运用所学原理解释生活中的常见防腐措施（如船体附加锌块、暖贴发热）和提出简单的防护建议，形成主动运用科学知识服务社会的意识。
3. 教学重点/难点
重点：金属电化学腐蚀的原理（微原电池反应）。
难点：在真实、复杂的环境（如海水、土壤、酸性大气）中，综合运用原电池、电解、化学平衡等多重原理，分析腐蚀过程的机理并选择或评价综合防护方案。
突破策略：
开展“腐蚀诊断师”项目：提供多种情境（如教材P40理解应用第4题各装置），让学生分析腐蚀速率差异的原因，并排序。
进行“我是防腐工程师”实践活动：小组选择校园或社区的一处金属设施（如栏杆、大门），调查其腐蚀状况和现有防护措施，运用所学知识进行评价并提出改进方案（海报或报告形式）。
4. 教学准备
教师准备：
1. 课件：展示严重的金属腐蚀案例图片/视频；动画模拟钢铁表面微电池的形成与工作过程；两种电化学防护法的原理动态图。
2. 实验器材：用于【观察思考】（教材P36）的铁粉、炭粉、具支试管、导管、饱和NaCl溶液、稀醋酸、红墨水。
3. 实物或图片：生锈铁制品、镀锌水管（白铁皮）、镀锡罐头（马口铁）、暖贴、船体附加锌块图片、地下管道外加电流保护示意图。
学生准备：
1. 复习原电池原理，预习教材P35-40。
2. 观察身边金属制品的腐蚀情况及防护方法，拍照或记录。
5. 教学过程
学习任务 学生活动设计 师生对话预设与引导策略 设计意图与素养关联
任务一：感知问题——腐蚀无处不在 活动1：现象观察与损失感知
观看金属腐蚀导致的事故（桥梁坍塌、管道泄漏）报道短片，展示生锈的实物。阅读教材P35关于经济损失的数据。交流各自观察到的金属腐蚀例子。 师：铁会生锈，铜会产生铜绿，这些现象我们司空见惯。但它仅仅是“不好看”吗？请看这些数据和案例。（播放短片）金属腐蚀是一个全球性的巨大问题。今天，我们就用化学的武器，揭开它的本质，并找到对抗它的方法。 用震撼的事实和数据创设情境，激发学习的内在动机和解决实际问题的使命感，渗透“社会责任”意识。
任务二：揭示本质——腐蚀的化学密码
（探究式活动：钢铁是怎样“生锈”的） 活动2：实验探究与原理推理
分组完成教材P36【观察思考】实验，对比a管（中性）和b管（酸性）中导管内液面上升情况、速率及试管内现象。讨论：
1. 加入炭粉的作用？（形成原电池）
2. 液面上升说明消耗了什么气体？（O ）
3. 两管现象差异说明腐蚀类型受什么影响？（溶液酸碱度）
写出两种环境下可能的电极反应式。 师：铁在潮湿空气中生锈，为什么需要水和氧气？炭粉在这里扮演什么角色？请大家通过实验寻找答案。
师：观察a管，液面上升，说明试管内气体减少，被“吸收”了。什么气体会被吸收？这对应哪种腐蚀？（吸氧腐蚀）b管呢？可能有气体生成，是什么？（析氢腐蚀）
预设困难：学生对“吸氧”导致压强减小、液面上升的逻辑关系不清。
引导：联想测定空气中氧气含量的实验原理。正极反应消耗O ，导致试管内气压降低。 通过经典的对比实验，让学生亲手获得证据，自主推理出电化学腐蚀的条件、类型及本质。这是本课的核心探究活动，深刻培养“证据推理”素养（目标1）。
任务三：寻找对策——科学的防护 活动3：原理分析与方法归纳
1. 讨论：根据腐蚀原理，破坏哪个条件可以防止腐蚀？（覆盖层隔离空气、水）。
2. 模型分析：观察教材P39图1-31、1-32，小组讨论“牺牲阳极的阴极保护法”和“外加电流的阴极保护法”分别是如何利用原电池和电解池原理来保护金属的？被保护金属应作为什么极？
3. 生活链接：解释船体加锌块、暖贴发热、地下管道接直流电源负极的原理。 师：知道了“敌人”（腐蚀）如何进攻，我们就能设计“盾牌”。最基本的方法是什么？（隔离）还有没有更“主动”的办法？
师：（指向图1-31）如果把钢铁和更活泼的锌连在一起放入海水中，谁会优先被腐蚀（失去电子）？钢铁被保护了，它充当原电池的哪一极？
师：（指向图1-32）如果外加一个电源，强迫电子流向钢铁，钢铁表面电子过剩，它还容易失去电子被氧化吗？这运用了什么原理？ 从“破坏条件”的常规方法，上升到“利用原理”的先进技术。借助教材清晰的核心示意图，引导学生将新学的防护方法与已掌握的原电池、电解池原理建立联系，实现知识的整合与迁移。
任务四：综合实践——我是防腐工程师
（项目式活动） 活动4：项目实践与成果展示
情境：学校计划对老旧自行车棚的钢架进行防锈维护。请你作为项目小组，完成以下任务：
1. 评估：分析其可能发生的主要腐蚀类型及影响因素。
2. 设计：提出至少两种可行的防护方案（需说明原理、简要步骤、预估优缺点）。
3. 建议：从效果、成本、环保、施工便利性等方面比较，给出优先推荐方案并陈述理由。
（课后完成，下节课展示） 师：现在我们面临一个真实任务。请大家运用今天所学的全部知识，为学校车棚的钢架“会诊”并“开处方”。
师：你们的方案可以结合多种方法。思考：是先除锈再刷漆，还是考虑附加保护？在校园环境下，哪种电化学方法更可行？
引导：鼓励学生查阅资料，了解常见防锈漆、镀锌、喷涂等技术的细节。 创设贴近学生生活的真实、复杂任务，驱动学生综合运用本单元乃至跨单元知识（如化学变化、物质性质），进行调研、分析、决策与表达。这是对本单元学习成果的高阶检验与升华，全面涵盖三个素养目标。
过程性评价 评价任务1：实验报告，重点评价对现象的分析、腐蚀类型的判断及反应式的书写。
评价任务2：“防腐工程师”项目方案报告与展示。
评价标准（项目）：
优秀：分析全面准确，方案科学、有创意、原理阐述清晰，对比论证充分。
良好：分析基本正确，方案合理，原理阐述较清楚。
待改进：分析有误，方案不可行或原理不清。
反馈方式：实验报告即时点评；项目报告教师评价与小组互评结合。 评价贯穿课内探究与课外项目，既关注基础原理的理解（目标1），又关注复杂问题的解决能力与综合素养（目标2,3），体现进阶性。
6. 板书设计
金属的电化学腐蚀与防护
一、电化学腐蚀（以钢铁为例）：
条件：不纯金属 + 电解质溶液（水膜） → 形成微原电池
类型：1. 吸氧腐蚀（中性、碱性）：负极:Fe-2e =Fe ；正极:O +2H O+4e =4OH
2. 析氢腐蚀（酸性较强）：负极:Fe-2e =Fe ；正极:2H +2e =H ↑
二、防护方法：
1. 覆盖层：涂油、油漆、镀层（如Zn、Sn）
2. 电化学保护：
*牺牲阳极：被保护金属（阴极），连接更活泼金属（阳极）。
*外加电流：被保护金属（阴极），连接电源负极。
三、核心思想：知己知彼，利用化学原理，变被动为主动。
（板书随教学进程生成，最终形成从“问题”到“对策”的完整逻辑链）
7. 课时小结（兼单元总结）
引导学生共同回顾：本单元我们从原电池开始，学会了如何将化学能转化为电能；接着研究了电解池，掌握了用电能驱动化学反应的本领；今天，我们综合运用这些知识，揭示了金属腐蚀的秘密，并找到了科学的防护方法。这就是化学的力量——认识世界，并创造性地改变世界。从电池到电解，再到防腐，电化学原理贯穿始终，服务于能源、材料、环境等方方面面。
8. 课堂练习
基础层：
1. 钢铁在潮湿空气中发生吸氧腐蚀时，正极反应式是 _______________ 。
2. （教材P40理解应用第1题）判断哪些事实与电化学腐蚀有关。
3. 解释“白铁皮”（镀锌铁）破损后，为什么锌先被腐蚀？
提升层：
1. 分析教材P40理解应用第4题，将各烧杯中铁被腐蚀的速率由大到小排序，并说明理由。
2. 暖贴（教材P40第3题）是如何利用化学原理发热的？写出相关的电极反应式。
拓展层：
1. 调研“阴极保护法”在大型工程（如港珠澳大桥、西气东输管道）中的应用实例，写一份简要的科普介绍。
9. 教学反思（预留）
单元目标达成度：本课时作为单元收官，其项目式活动的完成质量是检验单元核心素养（尤其是“证据推理与模型认知”“科学态度与社会责任”）是否落地的试金石。
整合效果：本课时是否有效地将原电池、电解池原理与腐蚀、防护知识融会贯通？学生在完成项目时，是孤立罗列知识点还是有机整合运用？
实践性与社会性：“防腐工程师”项目是否成功连接了课堂与社会？是否激发了学生解决真实问题的热情和主人翁意识？
改进方向：能否将本单元的四个课时进一步整合为一个更大的项目，如“设计一个基于可再生能源的独立供电与防护系统”？如何更系统地收集学生在本单元学习过程中的过程性评价证据？
13