以问题驱动化学探究式教学

【摘要】新课程改革的重要特点之一就是改变学生的学习方式，要求学生学习方式由原有的单一的“接受式学习”转变为多元化学习方式，围绕具体的问题展开，教师有意识地创设好的问题情境，有助于学生产生认知冲突，使学生产生想解决这种疑惑的求知欲，因此，以问题驱动是实现这一目标的有效教学手段。

【关键词】多元化学习  问题情境  问题驱动  有效教学

【中图分类号】G633.8   【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2019）21-0160-02

一、设计思路

通过实验探究、问题讨论、分析比较等形式，并结合多媒体技术，让学生生成新知识，从而培养学生持续探究的学习及发现并解决问题的习惯。本课从学生已有的相关知识出发，紧紧围绕电解饱和食盐水与电解氯化铜溶液设计问题，从电解NaCl溶液——氯化铜溶液——NaCl和CuCl2混合液——调换电解饱和食盐水的Fe、C电极，问题层层递进，引导学生从本质上认识电解原理。由于理论的学习较为抽象，适时结合实验及多媒体动画加以辅助教学，有助于学生从感性认识上升到理性认识。

二、教材及学情分析

电化学知识是中学化学重要基本理论之一，既涉及理论知识，又与元素化合物知识密切相关。电解原理的学习，是在学生已经学习和掌握了氧化还原反应、金属的性质、电解质溶液、离子反应、原电池原理等知识的基础上安排的，是电化学知识的深化和发展，具有一定的科学性。它可使学生在接受新知识中有旧知识作基础，缓解学习困难，体现知识梯度的合理性。

学生已经知道一些重要的电解反应，如电解H2O、NaCl溶液等，但对电解反应还只有宏观、感性的认识，本节课将引导学生从微观层面进一步认识电解反应，为选修4《电解的工作原理》的学习打下基础，具有承上启下的作用。高一学生有一定观察、分析、综合、比较、分类、归纳和演绎的思维能力，但上述思维能力、研究方法和理论基础不够完备。

三、教学基本流程

利用层层递进的问题链构建学科体系：

【教学片断一 构成电解池的条件】

设问：通过我们前面的学习，知道了化学能可以转化成电能，那么电能能转化成化学能吗？必修一中学过的电解饱和食盐水就能实现这种变化。今天我们要深入解析电能如何转化为化学能。

板书：（一）电解原理

1.定义：在直流电作用下，在两极分别发生氧化反应和还原反应的过程

问题：请你模仿电解饱和食盐水的装置设计一个装置电解氯化铜溶液。

2.装置：

教师：由于铁与氯化铜溶液会发生反应，用石墨代替铁棒

演示实验：电解氯化铜溶液（阳极：产生氯气   阴极：析出红色固体Cu）

教师：通过电解，产生了新物质。从能量变化的角度来看，这里实现了怎样的变化？

学生：电能转化为化学能

投影：电解池：将电能转化为化学能的装置

问题探究1：构成电解池的基本条件有哪些？

学生：外接直流电源、阴阳两极、电解质溶液、形成闭合回路

追问：它和原电池最大的不同点是什么？

学生：有外接直流电源、电极的名称不同

设计意图：通过电解氯化铜溶液和NaCl溶液的电解装置，得出构成电解池的条件，通过对实验现象的观察为理论的提升做准备。

【教学片断二  电解原理的探究】

问题探究2：为什么铜在阴极产生，氯气在阳极产生？而不是相反？

点拨：1.氯化铜溶液中含有哪些微粒？（Cu2+、H+、Cl-、OH-）

2.在直流电的作用下，离子会定向迁移，分别向哪极移动？（电源负极电子流出到阴极，阳离子向阴极迁移，得到电子，发生还原反应;阴离子向阳极移动，失去电子，发生氧化反应）

3.电极反应：阳极——失去电子——氧化反应

阴极——得到电子——还原反应

练习：写出电解CuCl2溶液的电极反应式及总反应式

阳极： 2Cl--2e-=Cl2↑  阴极： Cu2++2e-=Cu

CuCl2电解Cu+Cl2↑

设计意图：透过现象看本质，感受现象升华成理论的过程，反馈学生对知识的理解程度。

问题探究3：试分析电解NaCl溶液的阴阳极反应？

学生：H+向阴极迁移，在阴极得到电子析出H2;Cl-向阳极迁移，在阳极失去电子产生Cl2。

练习：写出电解NaCl溶液的电极反应式及总反应式

阳极： 2Cl--2e-=Cl2↑  阴极： 2H++2e-=H2↑

总反应式：2NaCl+2H2O电解2NaOH+H2↑+Cl2 ↑

教师：电解飽和食盐水是氯碱工业的基础，这是电解原理的一个重要应用

板书：（二）应用：

1.氯碱工业

设计意图：电解饱和食盐水是高中阶段学习过的第一个重要的电解反应，必修一中只要求学生识记阴阳极产物，通过前面电解CuCl2溶液原理的分析，学生能够分析出两极的电极反应，进一步加深对电解原理的理解。

问题探究4：电解NaCl+CuCl2混合液，阴阳极产物分别是什么？

学生1：阳极产生氯气，阴极析出铜。

追问：为什么你判断阴极析出铜，不产生氢气？

学生1：电解氯化铜溶液时，溶液中也有氢离子，但实验结果是析出铜，没有产生氢气。

点评：很好，这位同学用了“类比”的方法判断阴极析出铜，而不是氢气。

追问：本质是什么？

学生1： Cu2+比H+更容易得电子。得电子体现什么性？（氧化性）

投影：氧化性：Cu2+>H+

学生2：我觉得阴极先析出铜，后析出氢气。因为混合液的浓度没说，当铜离子完全析出后，氢离子就会得到电子，产生氢气。

点评：说得有道理，这位同学的思维很严密！

问题探究5：电解NaCl溶液有可能析出金属Na吗？如何制备得到金属Na？

学生：不可能，因为Na+的氧化性比氢离子小。

投影：氧化性：Cu2+>H+>Na+

学生：无水环境，电解熔融NaCl制备Na。

教师：构成电解池的电解液不一定是电解质溶液，也可以是熔融电解质。

练习：请写出电解熔融NaCl的电极反应及总反应式。

阳极： 2Cl--2e-= Cl2↑    阴极： 2Na++2e-=2Na

2NaCl电解Na+Cl2↑

教师：利用电解的原理可以冶炼Na、Mg、Al等活泼金属。

2.冶炼活泼金属

教师：溶液中阴离子有氯离子和氢氧根离子，为什么阳极是氯离子放电？

投影：还原性：Cl->OH-

Flash动画：感受电解的过程。

（溶液中Cl-、OH-、Cu2+、H+自由移动，接通电源，阳离子往阴极移动，铜离子在竞争中获胜，得到了从电源负极流出的电子;阴离子往阳极移动，氯离子在与氢氧根离子的竞争中获胜，失去电子，产生氯气）

设计意图：通过对NaCl与CuCl2混合溶液分析，将已学知识与新知识进行联系、对比，引发学生思考，问题层层递进，从现象到本质，巩固对电解原理的认识，通过Flash动画的呈现，更形象地呈现电解反应的过程，有助于学生对电解原理的理解。

问题探究6：铁棒与碳棒互换会影响氯碱工业的生产吗？

学生：会影响，（从阴阳极反应类型的角度去看）铁作阳极会失去电子。

投影：还原性：金属（Pt、Au除外）>Cl->OH-

设计意图：以氯碱工业为载体，探究电极对电极反应的影响，為电镀的学习作铺垫。

【教学片断三  电解原理的应用】

问题探究7：根据电解原理设计实验装置，使铁的质量不减少，又在铁表面析出铜。

学生1：铜为阳极、铁作阴极、氯化铜溶液为电解质溶液。

学生2：石墨为阳极、铁作阴极、氯化铜溶液为电解质溶液。

教师：哪种方法更好，为什么？

学生：第一种。第二种方法中，铜离子浓度不断下降（镀层速度改变，镀得不牢固）。

投影：电镀：以镀层金属为阳极、镀件为阴极、含镀层金属离子的盐溶液为电解质溶液

师：生活中，我们常常用到白铁皮（镀锌铁皮）它有不易生锈和耐腐蚀的优点。可用于制作屋面、卷管和各种容器。

问题：铁不能置换出锌，有什么方法在铁表面镀上锌？（电解的原理）

实验展示：铁片上镀锌

3.电镀

阅读：P45 拓展视野  铜的电解精炼

学生：粗铜为阳极  纯铜为阴极  硫酸铜溶液为电解质溶液

4.电解精炼铜

设计意图：巩固所学知识，学以致用。通过电镀实验的展示，让学生感受到化学的实用价值，提高学习化学的兴趣。

化学史话：戴维是化学史上发现新元素最多的人，你知道他用的什么方法吗？（电解）。1799年伏打发明了世界上最早的电池——伏打电池，一年后戴维采用伏打电池电解水获得成功，经过不断探究，他通过电解的方法制得了Na 镁  钙 硼 硅等八种元素，开启了人类发现元素的新时代。

设计意图：通过化学史的教育，感受电解的学科价值及社会价值。

投影：电解池与原电池的比较

四、板书设计

电能转化为化学能

（一）电解原理

1.定义：在直流电作用下，在两极分别发生氧化反应和还原反应的过程。

2.装置：

3.电极反应：阳极——失去电子——氧化反应

阴极——得到电子——还原反应

（二）应用

作者简介：

吴招坛（1987.6-），男，本科学历，中学一级职称，研究方向：课堂教学、竞赛。