電解池教學(xué)方法

摘 要：高中化學(xué)電解池的工作原理通常利用動(dòng)畫模型思維進(jìn)行建構(gòu)。在近幾年的高考試題中都考查到了有關(guān)FeCl2溶液電解時(shí)電極反應(yīng)及產(chǎn)物，從公布的試題分析數(shù)據(jù)來看，該問題的得分率都偏低，學(xué)生解決此類問題不夠理想，基于此問題成因主要是教師對(duì)概念的不當(dāng)解讀和對(duì)知識(shí)的不當(dāng)總結(jié)干擾了學(xué)生思維，從而影響了學(xué)生對(duì)問題的深入思考。由此，作者嘗試采用實(shí)驗(yàn)探究式進(jìn)行電解池的教學(xué)，目的是能讓學(xué)生通過現(xiàn)象理解本質(zhì)。

關(guān)鍵詞：電解池；電解原理；遷移；實(shí)驗(yàn)探究

電解池是高中化學(xué)電化學(xué)部分的重要組成內(nèi)容，學(xué)生學(xué)習(xí)電解知識(shí)是以物理學(xué)中的電學(xué)知識(shí)和化學(xué)中的電解質(zhì)知識(shí)為基礎(chǔ)的，高中人教版選修4第四章第三節(jié)中以CuCl2溶液為例論述了電解原理，教師在教學(xué)時(shí)常借助動(dòng)畫模型呈現(xiàn)離子的定向運(yùn)動(dòng)和放電，并總結(jié)概括成離子先發(fā)生遷移（陽離子向陰極移動(dòng)，陰離子向陽極移動(dòng)），接觸電極后再放電。以期幫助學(xué)生理解電解原理及解答相關(guān)題目。但是這種教學(xué)模式并沒能解決學(xué)生對(duì)電解原理本質(zhì)上的理解?；瘜W(xué)學(xué)科本身就是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的一門學(xué)科，因此，在電解池教學(xué)中也應(yīng)該從實(shí)驗(yàn)探究式教學(xué)模式進(jìn)行，更能有效幫助學(xué)生深入理解其電解原理的本質(zhì)。下面就通過電解幾種電解質(zhì)溶液的探究為例，進(jìn)行分析原理。

一、 電解CuCl2溶液

對(duì)于電解過程而言，放電是個(gè)關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，只有放電，電解質(zhì)溶液才能導(dǎo)電，進(jìn)而促進(jìn)電解的進(jìn)行。我們?cè)趯?shí)驗(yàn)室進(jìn)行了分組實(shí)驗(yàn)，學(xué)生驗(yàn)證了兩極的產(chǎn)物，初步分析出了電解的過程，陽極Cl-放電產(chǎn)生了Cl2，陰極Cu2+放電生成了Cu。

但此時(shí)教師應(yīng)不能立即下結(jié)論概括離子遷移放電：

陽離子向陰極移動(dòng)繼而放電，陰離子向陽極移動(dòng)繼而放電。

繼續(xù)進(jìn)行接下來的實(shí)驗(yàn)。

二、 電解Na2SO4溶液

同樣進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行兩極產(chǎn)物的驗(yàn)證，很多時(shí)候教師在講解時(shí)往往總結(jié)出如右圖的“十字交叉法”即左側(cè)的離子在陰極放電，根據(jù)氧化性強(qiáng)弱確定其放電順序；同理，右側(cè)的離子在陽極放電，根據(jù)還原性強(qiáng)弱確定其放電順序，這種分析法在大多數(shù)場合用于分析電解問題確實(shí)方便，但也會(huì)干擾學(xué)生對(duì)電解FeCl2溶液的分析。為此，我們進(jìn)行了下組實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行繼續(xù)探究，讓學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)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(wěn)定，因此用（NH4）2Fe（SO4）2進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)：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(jìn)行電解實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)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(qū)溶液變?yōu)榧t色，這說明有大量的Fe2+在陽極放電，生成Fe3+。

通過幾組實(shí)驗(yàn)，再進(jìn)行總結(jié)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(xué)生把趨勢理解成為必然的規(guī)律。通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)，讓學(xué)生更加清楚其電解的原理，構(gòu)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(diǎn)微粒發(fā)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(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行產(chǎn)物分析

學(xué)生最初的理論分析，陽極：4OH--4e-O2↑+2H2O

陰極：Cu2++2e-Cu，但在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中，在陰極上有紅色物質(zhì)附著，而陽極附近并沒有觀察到氣泡的產(chǎn)生，而是觀察到陽極石墨棒上附著一層黑色物質(zhì)。從而開始展開了激烈討論和質(zhì)疑。

學(xué)生通過查閱資料得知，陽極上附著的黑色物質(zhì)為PbO2，于是重新對(duì)陽極發(fā)生的離子放電問題進(jìn)行了分析。

除以上幾組實(shí)驗(yàn)之外，也可以讓興趣小組的學(xué)生利用課余時(shí)間再做電解高錳酸鉀溶液的實(shí)驗(yàn)，錄制視頻，讓學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象討論分析解釋現(xiàn)象，從而能更深刻理解電解原理。

五、 小結(jié)

學(xué)生在高中學(xué)習(xí)的是電解的初步知識(shí)，是電化學(xué)的一些簡單的基本原理，但對(duì)于電解原理的本質(zhì)并不能從一兩個(gè)簡單的實(shí)驗(yàn)就詮釋其工作原理，應(yīng)讓學(xué)生通過從探究實(shí)踐中經(jīng)歷從膚淺的認(rèn)識(shí)到深刻理解的過程，教師要注意概念教學(xué)的階段性和層次性，把握好教學(xué)的度。對(duì)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(xué)生深入理解的問題滲透給學(xué)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(xué)生了解離子的放電順序不是一成不變，諸多因素都會(huì)有影響其順序。平時(shí)教學(xué)和考試中，還要控制好試題所涉及知識(shí)的深廣度，因此在電化學(xué)方面的教學(xué)中還要多運(yùn)用觀察、實(shí)驗(yàn)、查閱資料等多種手段獲取信息，并運(yùn)用比較、分類、歸納、概括等方法進(jìn)行有效教學(xué)，課后再讓學(xué)生構(gòu)建思維導(dǎo)圖，使學(xué)生更進(jìn)一步理解科學(xué)本質(zhì)。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳克勇，蔡子華.中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考[M].西安：陜西師范大學(xué)出版總社，2017.

[2]馬薇，郭曉麗，魏銳，王瀾.中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考[M].西安：陜西師范大學(xué)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(xué)。