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视频标签：电解池,电解食盐水,氯碱工业
所属栏目：高中化学说课视频
视频课题：全国高中化学教师说课视频《电解池的微型实验设计—从电解食盐水到氯碱工业》赵
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电解池的微型实验设计——从电解食盐水到氯碱工业
一、使用教材
本课程依据人民教育出版社高中化学选修4 《化学反应原理》第四章第三节“电解池”的内容进行设计。
二、实验器材
实验用品：微型塑料试剂瓶、微型塑料杯、曲别针、2B铅笔芯、导线、学生电源或四节电池、阳离子交换膜、热熔胶及胶枪、酒精灯、注射器、滤纸、剪刀
实验药品：饱和氯化钠溶液、酚酞溶液、淀粉溶液、KI溶液
三、实验创新要点
（一）绿色化：以微型塑料试剂瓶作为电解发生场所，同时兼具气体收集装置，无有害气体逸出；
（二）微型化：装置简单易得，采用塑料制品价格低廉，可以让学生分组实验；
（三）拓展工业生产模拟：利用此装置进行膜法电解、双液电解的模拟实验；
四、实验原理
（一）改进原则：由于电解会产生氯气，如果氯气逸散到空气中会污染空气，因此希望装置自带气体收集的功能，且微型化、简便易行；膜法电解、双液电解是氯碱工业中进行电解的两种方式，希望可以模拟实验。
（二）启发原型：根据排水集气法的启发，气体质量较轻，会升至容器上方，排出液体；如果边产生气体，边将其收集在某个容器中，便能达到设计需求。
（三）设计思路：用瓶倒扣入电解质溶液中，同时插入电极便可边电解边收集气体。要求是使用的瓶能允许电极穿过且保证气密性，因此可以用微型塑料瓶。盛放电解质溶液的容器也不需太大，可选用微型塑料杯，达到绿色化、微型化的要求。还可自由组装，模拟双液电解池、膜法电解池，若想模拟膜法电解，可在塑料杯中粘阳离子交换膜，达到模拟工业生产的目的。
图1 微型电解池 图2 检验氢气 图3 检验氯气
图4 微型双液电解池 图5 微型膜法电解池
五、实验教学目标
（一）通过电解原理预测电解食盐水现象，通过动手实验验证，发展学生对电解池工作原理的认识，培养学生的证据意识；
（二）通过设计氯碱工业生产方案的活动，促使学生运用电化学原理解决实际问题的能力；
（三）通过实验模拟氯碱工业，体验从实验室到工业生产的改进思路和过程，认识真实的工业生产中蕴含的创造性智慧。
六、实验教学方案设计
图6 教学环节示意图
七、实验教学过程
| 环节 | 教学过程 | 学生活动 |
| 环节一：运用电解原理推论预测 |
大家已经初步学习了电解原理，今天我们一起从电解原理到工业生产，首先完成任务一：运用电解原理，预测电解NaCl溶液的产物、现象； 任务二：动手实验验证，观察现象，检验产物，得出结论 |
学生小组讨论，交流展示。 学生组装装置、动手实验、检验产物。 利用四节电池串联，通过微型电解池进行电解饱和NaCl实验，现象明显，可进行生成气体的检验，检验氢气时，能听到明显的爆鸣声；检验氯气时，使淀粉KI溶液变蓝黑色； |
| 环节二：设计和评价工业应用装置 |
问题1：此实验的工业价值是什么？如何得到H2、Cl2 、NaOH？画出设计图。 同学们主要通过让氯气与OH-不接触实现目的。 工业上有一种膜也可以实现让离子选择性透过，有阴离子交换膜、阳离子交换膜等等。 问题2：氯碱工业应该选择何种膜隔开？何处得到这些产品？画出设计图。 问题3：如何评价三种方案？并设计实验方案，进行实验验证。 通过组装双液电解池、膜法电解池，与原来的单液电解池对比，通过一段时间后产生H2、Cl2的体积、一段时间后NaOH的浓度评价方案。 |
思考，并画装置图。交流汇报。 图7 学生设计图 组装装置、观察、记录、汇报。    图8 三种装置图 |
| 环节三：精细优化，走进真实的工业生产 |
问题1:若想得到NaOH溶液，还需如何操作？工业上电解质溶液如何选择？ 图9 氯碱工业装置图 问题2:电解池之间如何组装？ 图10 氯碱工业装置连接方式图 实际工业生产还会对电极材料种类、电压大小、电极材料距离、膜的种类等继续改良，反应原理到工业生产有很长的路要走。 |
思考回答。 聆听、思考。 |
视频来源：优质课网 www.youzhik.com
