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視頻標簽：電解池,電解食鹽水,氯堿工業
所屬欄目：高中化學說課視頻
視頻課題：全國高中化學教師說課視頻《電解池的微型實驗設計—從電解食鹽水到氯堿工業》趙
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電解池的微型實驗設計——從電解食鹽水到氯堿工業
一、使用教材
本課程依據人民教育出版社高中化學選修4 《化學反應原理》第四章第三節“電解池”的內容進行設計。
二、實驗器材
實驗用品：微型塑料試劑瓶、微型塑料杯、曲別針、2B鉛筆芯、導線、學生電源或四節電池、陽離子交換膜、熱熔膠及膠槍、酒精燈、注射器、濾紙、剪刀
實驗藥品：飽和氯化鈉溶液、酚酞溶液、淀粉溶液、KI溶液
三、實驗創新要點
（一）綠色化：以微型塑料試劑瓶作為電解發生場所，同時兼具氣體收集裝置，無有害氣體逸出；
（二）微型化：裝置簡單易得，采用塑料制品價格低廉，可以讓學生分組實驗；
（三）拓展工業生產模擬：利用此裝置進行膜法電解、雙液電解的模擬實驗；
四、實驗原理
（一）改進原則：由于電解會產生氯氣，如果氯氣逸散到空氣中會污染空氣，因此希望裝置自帶氣體收集的功能，且微型化、簡便易行；膜法電解、雙液電解是氯堿工業中進行電解的兩種方式，希望可以模擬實驗。
（二）啟發原型：根據排水集氣法的啟發，氣體質量較輕，會升至容器上方，排出液體；如果邊產生氣體，邊將其收集在某個容器中，便能達到設計需求。
（三）設計思路：用瓶倒扣入電解質溶液中，同時插入電極便可邊電解邊收集氣體。要求是使用的瓶能允許電極穿過且保證氣密性，因此可以用微型塑料瓶。盛放電解質溶液的容器也不需太大，可選用微型塑料杯，達到綠色化、微型化的要求。還可自由組裝，模擬雙液電解池、膜法電解池，若想模擬膜法電解，可在塑料杯中粘陽離子交換膜，達到模擬工業生產的目的。
圖1 微型電解池 圖2 檢驗氫氣 圖3 檢驗氯氣
圖4 微型雙液電解池 圖5 微型膜法電解池
五、實驗教學目標
（一）通過電解原理預測電解食鹽水現象，通過動手實驗驗證，發展學生對電解池工作原理的認識，培養學生的證據意識；
（二）通過設計氯堿工業生產方案的活動，促使學生運用電化學原理解決實際問題的能力；
（三）通過實驗模擬氯堿工業，體驗從實驗室到工業生產的改進思路和過程，認識真實的工業生產中蘊含的創造性智慧。
六、實驗教學方案設計
圖6 教學環節示意圖
七、實驗教學過程
| 環節 | 教學過程 | 學生活動 |
| 環節一：運用電解原理推論預測 |
大家已經初步學習了電解原理，今天我們一起從電解原理到工業生產，首先完成任務一：運用電解原理，預測電解NaCl溶液的產物、現象； 任務二：動手實驗驗證，觀察現象，檢驗產物，得出結論 |
學生小組討論，交流展示。 學生組裝裝置、動手實驗、檢驗產物。 利用四節電池串聯，通過微型電解池進行電解飽和NaCl實驗，現象明顯，可進行生成氣體的檢驗，檢驗氫氣時，能聽到明顯的爆鳴聲；檢驗氯氣時，使淀粉KI溶液變藍黑色； |
| 環節二：設計和評價工業應用裝置 |
問題1：此實驗的工業價值是什么？如何得到H2、Cl2 、NaOH？畫出設計圖。 同學們主要通過讓氯氣與OH-不接觸實現目的。 工業上有一種膜也可以實現讓離子選擇性透過，有陰離子交換膜、陽離子交換膜等等。 問題2：氯堿工業應該選擇何種膜隔開？何處得到這些產品？畫出設計圖。 問題3：如何評價三種方案？并設計實驗方案，進行實驗驗證。 通過組裝雙液電解池、膜法電解池，與原來的單液電解池對比，通過一段時間后產生H2、Cl2的體積、一段時間后NaOH的濃度評價方案。 |
思考，并畫裝置圖。交流匯報。 圖7 學生設計圖 組裝裝置、觀察、記錄、匯報。    圖8 三種裝置圖 |
| 環節三：精細優化，走進真實的工業生產 |
問題1:若想得到NaOH溶液，還需如何操作？工業上電解質溶液如何選擇？ 圖9 氯堿工業裝置圖 問題2:電解池之間如何組裝？ 圖10 氯堿工業裝置連接方式圖 實際工業生產還會對電極材料種類、電壓大小、電極材料距離、膜的種類等繼續改良，反應原理到工業生產有很長的路要走。 |
思考回答。 聆聽、思考。 |
視頻來源：優質課網 www.jjlqy.cn
