电解饱和食盐水的实验改进

长沙市第一中学张亚文

一、使用教材

1、教学内容所属模块：选修4《化学反应原理》

2、年级：高中二年级

3、所用教材：人教版

4、所属章节：第四章第三节

二、实验器材

每小组的实验仪器和试剂：具支U形管，石墨电极、普通的铁电极，学生电源，注射器，酒精灯，带有橡胶管的导管，带双头鳄鱼夹的红黑导线2根，淀粉碘化钾溶液，淀粉碘化钾试纸，火柴，烧杯，酚酞、饱和食盐水

自制教具：自制的改进创新装置、阳离子交换膜

三、实验改进与创新点

1.实验设计原则“人无我有,人有我精”，化学组根据实验要求创新了电解饱和

食盐水装置，用透明容器、活性、惰性电极、阳离子选择膜直观展示了电解放出氢气、氯气、生成氢氧化钠的过程。既避免产生氢气与氯气混合，又防止氯气与氢氧化钠反应，同时防止尾气污染环境。该装置利用了阳离子交换膜，通过酚酞检验两极产物可以很直观的体现该膜的作用，便于学生理解。

装置轻巧、操作简单。装置避免了传统电解饱和食盐水的复杂装置，也可以不用学生电源，利用电池也可以进行电解。

2.气体纯净，且实验过程无污染。整个实验过程都是在密闭的环境中进行，两

个气孔被胶帽堵住，气体不会溢出，且胶帽还便于后续检验过程中注射器直接插入吸取气体。

3.实验现象明显，趣味性强。在电解过程中的气泡非常多，便于教师引导学生

观察，思考气体是什么，激发学生兴趣。由于装置的透明的，可视性非常好，

在两极产物检验的过程中，氯气使淀粉碘化钾溶液变色、氢气的点燃都非常明显、最后酚酞检验溶液的酸碱性可以将本次实验推向高潮，学生会惊讶为什么红色不会扩散到另一边。

4.本装置还适合其他电解实验的使用。

四、实验改进设计的出发点

氯碱工业是教材详细介绍的化学工业之一，电解饱和食盐水是氯碱工业中的重要反应,也是高中化学课堂中一个非常重要的实验。不同版本教材中对于电解饱和食盐水实验的呈现也有不同，见表1。

表1 三种版本教材电解饱和食盐水实验对比

和苏教版教材中既没有该实验的图示，也没有安排实验，在教学过程中教师通常会按照鲁科版教材所示装置进行实验，即利用带有支管的U型管。其不足之处在于：（1）该装置与氯碱工业的实际生产装置有一定的距离，在氯碱工业中所用的阳离子交换膜在教学实验中难以实现；（2）利用U 型管进行实验时，离子在阴阳两极迁移的距离过长，导致整个电路的电阻较大，实验时收集气体所需的时间较长，同时氯气逸出会造成空气污染，不利于在课堂进行演示；（3）由于U 型管带有支管，导致浸入溶液中的电极太短，接触面积小，不利于气体的产生。

五、实验教学目标

知识与技能：

1、理解电解原理，初步掌握一般电解反应产物的判断方法

2、了解氯碱工业——电解饱和食盐水

3、掌握电解电极方程式和总方程式的书写。

过程与方法：

1、通过过已学电解原理相关知识来思考电解饱和食盐水实验，探究分析工作原理。

2、通过电解饱和食盐水实验的装置逐步改进，学生小组猜想讨论、实验验证、实验汇报、师生总结的方法，增强对电解池工作原理的了解，让学生感受电能转化为化学能的科学事实。

情感态度价值观：

1、通过对电解饱和食盐水实验的改进与创新，体验“科学猜想—实验验证—归纳总结—形成理论”的研究过程。知道电解原理的应用的广泛性，实用性，高效性。增强学生的环境保护意识，感受化学世界的奇妙与和谐。

2、通过实验探究，培养学生善于观察，勤于思考的科学态度，增强理论联系实际的能力，并将化学知识积极应用于生活的意识。

3、学习科学探究、合作学习的基本方法，提高科学探究与团队合作的能力。

六、实验教学内容

本节课是学习电解原理的相关基本知识后的有关原理应用的拓展探究以及

实验的改进，氯碱工业是生产生活重要的工业过程，其产品也是无处不在。基于此，从氯碱化工厂的实际机器场景引入，利用自制实验用品，逐步引导学生学会科学探究、改进创新，并通过此过程来培养学生的环境保护与绿色化学意识。

七、实验教学过程

环节1旧知回顾：展示氯碱化工厂和生活中由氯碱工业产物制造的产品图片；

复习电解原理、阴阳离子的放电顺序；学生书写电极反应式、总反应方程式。

环节2 实验探究：通过对教材的书本知识维度提取到实际可触摸感知的实物维度，通过提出问题，引导学生小组讨论给出实验改进方案，再进行对应方案的实验，层层递进深入，问题环环相扣，从而逐步的向最终电解饱和食盐水的改进装置设计意图靠拢，并且通过改进装置的真实实验来进一步让学生感受创新的快乐与思维进阶的喜悦。

环节3 探究总结：从探究实验的的角度和思维提升的维度来总结本节课的实验改进、探究创新。

八、实验效果评价

1.在探究实验中发展能力

①解决问题能力：通过提出问题，引导学生小组积极思考，培养学生提炼信息和对信息进行分析、整合的能力；通过组内讨论做出假设，设计实验方案，最终分析本质、解决问题。

②实验操作能力：从环节1到环节3，需要学生具备较高实验探究能力，需

要较缜密的思维来分析考虑复杂问题，实验用到的仪器越来越多，操作步骤更多，创新空间也更大。

2.基于化学学科核心素养下的教师主导、学生主体

3个环节的实验探究都是由教师从问题意识引导学生去探究，都从不同的角

度体现了宏观与微观探析，变化与平衡思想，证据推理与模型认知，科学探究与创新意识，科学精神与社会责任等五个大的化学学科的核心素养，以学生为主体

的形式落实到课堂的每一个环节。