中學化學電解原理課教學設計探析

【摘 要】對教材進行分析，闡述中學化學電解原理課設計思路，提出教學目標，探討教學過程，進行評析。

【關鍵詞】中學 化學 電解原理 教學設計

【中圖分類號】G【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2014）04B-0060-02

電解池是人教版選修四中非常重要的一節。從學科體系看，它和原電池一同形成電化學的基礎，是中學化學核心知識之一，是氧化還原反應理論上的拓展和現實中的應用。基于此，本文對中學化學電解原理課教學設計進行探析。

一、教材分析及設計思路

電解池與原電池有聯系，更有差異，原電池利用的是自發的氧化還原反應，而電解則體現一種強制手段。從編排上看，教材將“電化學”整體置于“水溶液中的離子平衡”之后，便于學生從微觀視角分析問題，而電解池的教學安排在原電池之后，既滿足了學科的系統性，又為對比教學提供了很好的素材。

從宏觀表象的觀察到微觀本質的分析，是化學的一大學科特點。深刻領會電解原理，需要先從微觀的角度判斷溶液中有哪些自由移動的離子，然后弄清它們移動的方向，進而分析哪些粒子發生氧化反應，哪些粒子發生還原反應，當放電粒子不止一種時，還需要思考放電順序。這一系列問題，對學生來說，邏輯推理的能力要求高，思維障礙較大。

本節課設計了兩個環節。第一個環節安排2個實驗，3個問題，貼近學生的已有認知，層層遞進，螺旋上升，讓學生在對比中反思，在反思中總結。既揭示了電解池的基本原理，又為下一個環節創設情景，埋下伏筆。第二個環節在第一個環節的基礎上，適當變換電解質溶液和電極材料，自然過渡，給學生創設進一步思考的空間。通過推理猜想、討論交流、實驗驗證，不斷拓展學生對電解原理的認識。整個過程關注學生的主動參與，在實驗觀察和理性思考中不斷感悟提升。

二、教學目標

本節課的教學目標如下。一是通過實驗觀察和問題探究，領悟電解池的工作原理，知道陰陽極發生反應的差異，能分辨電解池和原電池。二是初步學會根據離子放電順序判斷電極反應并正確書寫。

三、教學過程及評析

（一）對比思考，領悟電解池的工作原理

實驗一：按圖1裝置進行實驗，將濕潤的淀粉碘化鉀試紙放在右邊電極附近。觀察試紙顏色和U形管內的變化。

學生匯報：右端電極產生氣泡，試紙變藍，溶液顏色變淡，左端電極上覆蓋著紅色的物質。可以推測生成了銅和氯氣。

問題一：Cu能在Cl2中燃燒生成CuCl2，說明CuCl2比較穩定；為什么上述實驗卻能以CuCl2原料反向生成Cu和Cl2呢？到底依靠什么力量實現了這樣的轉化？

學生討論后一致認為裝置中的外加直流電源起到關鍵作用。在教師的點撥引導下，學生聯想到原電池的特點，繼而展開微觀想象，逐步領悟到以下3點：一是與電源負極相連的左端電極（陰極）必須獲得電子，不是一種自愿而是強制，與電源正極相連的右端電極（陽極）則必須失去電子。二是陰極因為獲得電子，附近負電荷集中，陽離子定向遷移至陰極；陽極因為失去電子，附近正電荷集中，陰離子定向遷移至陽極。三是陽離子在陰極得到電子，被還原，發生還原反應，銅離子變成銅；陰離子在陽極失去電子，被氧化，發生氧化反應，氯離子變成氯氣。至此，在學生頭腦中電解池的工作原理已初步形成，但仍需強化。

實驗二：按圖2兩個裝置進行實驗，觀察現象。

問題二：兩個裝置中均可以觀察到碳極上有氣泡，鐵極逐漸溶解。但為什么在電解液相同的情況下右圖的實驗更劇烈？

學生思考交流后進一步認識到電解是一種更強的氧化還原手段。

問題三：原電池和電解池有何差異？請填寫表1。

（二）變換情景，探究電解過程中的放電規律

問題四：如果將實驗一中的電解液換成氯化鈉溶液，請問能否繼續在陽極生成氣體，在陰極得到金屬？如果不能，請推測可能發生什么變化？

討論初期，有的學生認為陰極會析出鈉，但隨著交流的深入，這個觀點被否定，鈉的活潑性決定了它不可能從水溶液中制備。陰極到底生成什么物質，學生討論后尚不能形成統一意見，少數學生認為可能生成H2。

實驗三：惰性電極電解飽和食鹽水。

學生觀察到兩個電極均產生氣泡，紛紛產生驗證氣體成分的沖動，在學生的共同參與下，檢驗出生成物為氯氣、氫氣、氫氧化鈉。

問題五：根據電解原理，被吸引到陰陽極的離子分別是什么？是不是所有離子均能在電極上第一時間放電？如果不是，它們放電的順序遵循什么規律？水溶液中的氫氧根離子又是怎樣產生的？

在教師的點撥下，學生經過思考，認識到放電順序一般取決于離子得失電子的能力。而氫氧根離子是水電離出的氫離子放電后留下的。

問題六：如果將實驗一中的陽極材料換成金屬銅，其余不變，請推測可能的現象。寫出相關的電極反應。

實驗四：對問題六進行實驗探究。

學生沒有觀察到氣泡的生成，陰極石墨表面卻覆蓋著紅色的物質，電解液的顏色幾乎未變，陽極逐漸消耗。由此，學生認識到，放電順序還應考慮電極材料。

評析：教師通過變換情景設計探究性問題，學生有充分的機會思考交流、推理想象。教師適時進行實驗驗證，讓學生在興奮之余收獲知識，提升能力。同時為下一步認識電解在生產實踐中的應用奠定基礎。

綜上所述，電解原理這節課的教學環節簡潔明了，問題設計指向明確，學生參與熱情高。教師沒有將現有結論直接呈現給學生，也沒有擠占學生的思維空間，而是設計活動，讓學生思考和辨析，傾聽學生的疑惑和見解，讓學生在探索中獲得知識，在碰撞中提升素養。

（責編 蘇 洋）