電解池教學方法

摘 要：高中化學電解池的工作原理通常利用動畫模型思維進行建構。在近幾年的高考試題中都考查到了有關FeCl2溶液電解時電極反應及產物，從公布的試題分析數據來看，該問題的得分率都偏低，學生解決此類問題不夠理想，基于此問題成因主要是教師對概念的不當解讀和對知識的不當總結干擾了學生思維，從而影響了學生對問題的深入思考。由此，作者嘗試采用實驗探究式進行電解池的教學，目的是能讓學生通過現象理解本質。

關鍵詞：電解池；電解原理；遷移；實驗探究

電解池是高中化學電化學部分的重要組成內容，學生學習電解知識是以物理學中的電學知識和化學中的電解質知識為基礎的，高中人教版選修4第四章第三節中以CuCl2溶液為例論述了電解原理，教師在教學時常借助動畫模型呈現離子的定向運動和放電，并總結概括成離子先發生遷移（陽離子向陰極移動，陰離子向陽極移動），接觸電極后再放電。以期幫助學生理解電解原理及解答相關題目。但是這種教學模式并沒能解決學生對電解原理本質上的理解。化學學科本身就是以實驗為基礎的一門學科，因此，在電解池教學中也應該從實驗探究式教學模式進行，更能有效幫助學生深入理解其電解原理的本質。下面就通過電解幾種電解質溶液的探究為例，進行分析原理。

一、 電解CuCl2溶液

對于電解過程而言，放電是個關鍵的環節，只有放電，電解質溶液才能導電，進而促進電解的進行。我們在實驗室進行了分組實驗，學生驗證了兩極的產物，初步分析出了電解的過程，陽極Cl-放電產生了Cl2，陰極Cu2+放電生成了Cu。

但此時教師應不能立即下結論概括離子遷移放電：

陽離子向陰極移動繼而放電，陰離子向陽極移動繼而放電。

繼續進行接下來的實驗。

二、 電解Na2SO4溶液

同樣進行分組實驗，進行兩極產物的驗證，很多時候教師在講解時往往總結出如右圖的“十字交叉法”即左側的離子在陰極放電，根據氧化性強弱確定其放電順序；同理，右側的離子在陽極放電，根據還原性強弱確定其放電順序，這種分析法在大多數場合用于分析電解問題確實方便，但也會干擾學生對電解FeCl2溶液的分析。為此，我們進行了下組實驗，進行繼續探究，讓學生通過實驗現象，更加明確離子遷移放電的問題。

三、 電解（NH4）2Fe（SO4）2溶液

由于摩爾鹽[（NH4）2Fe（SO4）2]在空氣中比FeSO4穩定，因此用（NH4）2Fe（SO4）2進行實驗研究。學生分組實驗：取少量（NH4）2Fe（SO4）2固體于小燒杯中，加蒸餾水溶解后向溶液中滴加1滴KSCN溶液。再將上述溶液進行電解實驗。在實驗過程中觀察到：滴加1滴KSCN溶液后，小燒杯中溶液顏色微微變紅，說明在攪拌過程中，有少量Fe2+被空氣氧化。在電解過程中觀察到陽極區溶液變為紅色，這說明有大量的Fe2+在陽極放電，生成Fe3+。

通過幾組實驗，再進行總結概括，并不能簡單概括為：在陰極放電的是陽離子，在陽極放電的是陰離子。學生把趨勢理解成為必然的規律。通過實驗教學，讓學生更加清楚其電解的原理，構建模型：溶液中有還原性和氧化性的微粒，在外電場的作用下，第一步是具有還原性的微粒在陽極放電，具有氧化性的微粒在陰極放電，放電使得溶液中電荷不平衡。所以第二步就是溶液中沒有參與放電的帶點微粒發生遷移，使體系電荷均勻。

四、 電解Pb（NO3）2和Cu（NO3）2混合溶液

學生分組實驗，進行產物分析

學生最初的理論分析，陽極：4OH--4e-O2↑+2H2O

陰極：Cu2++2e-Cu，但在整個實驗過程中，在陰極上有紅色物質附著，而陽極附近并沒有觀察到氣泡的產生，而是觀察到陽極石墨棒上附著一層黑色物質。從而開始展開了激烈討論和質疑。

學生通過查閱資料得知，陽極上附著的黑色物質為PbO2，于是重新對陽極發生的離子放電問題進行了分析。

除以上幾組實驗之外，也可以讓興趣小組的學生利用課余時間再做電解高錳酸鉀溶液的實驗，錄制視頻，讓學生通過實驗現象討論分析解釋現象，從而能更深刻理解電解原理。

五、 小結

學生在高中學習的是電解的初步知識，是電化學的一些簡單的基本原理，但對于電解原理的本質并不能從一兩個簡單的實驗就詮釋其工作原理，應讓學生通過從探究實踐中經歷從膚淺的認識到深刻理解的過程，教師要注意概念教學的階段性和層次性，把握好教學的度。對于尚不能完全交代的概念，教師要善于用一些反例將影響學生深入理解的問題滲透給學生，熟悉一般情況下的離子放電順序，但也要注意特殊情況，初步讓學生了解離子的放電順序不是一成不變，諸多因素都會有影響其順序。平時教學和考試中，還要控制好試題所涉及知識的深廣度，因此在電化學方面的教學中還要多運用觀察、實驗、查閱資料等多種手段獲取信息，并運用比較、分類、歸納、概括等方法進行有效教學，課后再讓學生構建思維導圖，使學生更進一步理解科學本質。

參考文獻：

[1]吳克勇，蔡子華.中學化學教學參考[M].西安：陜西師范大學出版總社，2017.

[2]馬薇，郭曉麗，魏銳，王瀾.中學化學教學參考[M].西安：陜西師范大學出版總社，2017.

作者簡介：

國慶，廣東省河源市，廣東省河源市河源中學。