學(xué)習(xí)進(jìn)階視域下的電解池教學(xué)

張軍　鄧海燕

摘要：在四川云教電視課堂教學(xué)中，通過分析能量變化感知電解池，歸納構(gòu)成要素初識(shí)電解池，厘清化學(xué)原理透識(shí)電解池，應(yīng)用變化拓展再識(shí)電解池，讓學(xué)生分層進(jìn)階進(jìn)行電解池的新課學(xué)習(xí)。

關(guān)鍵詞：停課不停學(xué);學(xué)習(xí)進(jìn)階;電解池

為抗擊新型冠狀病毒感染肺炎疫情、確?！巴Ｕn不停學(xué)”，四川省從2020年3月9日開始直播四川云教電視課堂，通過有線電視、IPTV以及四川省教育資源公共服務(wù)平臺(tái)專區(qū)、騰訊教育空中課堂專區(qū)等網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)進(jìn)行中小學(xué)各年級(jí)學(xué)科錄播教學(xué)。

我們團(tuán)隊(duì)承擔(dān)了高一、高二各學(xué)科教學(xué)任務(wù)。面對全省數(shù)十萬參差不齊的學(xué)生，我們在化學(xué)教學(xué)中特別注意運(yùn)用學(xué)習(xí)進(jìn)階理論，讓學(xué)生在層層遞進(jìn)中螺旋進(jìn)階。

下面選取高二化學(xué)《電解池》（第1課時(shí)）的教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)施（2020年4月9日播出），就教于同行。

【第1階】分析能量變化，感知電解池

【師】前面我們學(xué)習(xí)了鉛蓄電池：

請思考：

（1）鉛蓄電池放電時(shí)的能量變化、電極反應(yīng)。

（2）鉛蓄電池充電時(shí)的能量變化。

【生】（1）鉛蓄電池放電時(shí)的能量變化是化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能。

負(fù)極變化過程為Pb-2e==Pb、Pb+SO2- 4==PbSO，其電極反應(yīng)為Pb+SO2- 4-2e== PbSO。正極變化過程為PbO+ 2e==Pb²⁺+2O、Pb+SO2- 4== PbSO、2O+4H==2HO，其電極反應(yīng)為PbO+4H+SO2- 4+2e== PbSO+2HO。

（2）鉛蓄電池充電時(shí)的能量變化肯定是電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能。

【師】電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能的裝置就是電解池。

【第2階】歸納構(gòu)成要素，初識(shí)電解池

【師】介紹儀器（U型管、石墨電極、直流電源）和藥品（CuCl溶液），連接裝置、添加藥品，演示CuCl溶液的電解。

說明：電解池中，與外電源正極相連的電極是陽極，與外電源負(fù)極相連的電極是陰極。

【生】觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，填寫表1。

表中最終需填寫內(nèi)容：①產(chǎn)生氣泡，該氣體有刺激性氣味，能使?jié)駶櫟牡饣浀矸墼嚰堊兯{(lán);②產(chǎn)生了Cl;③2Cl-2e== Cl↑;④石墨棒上覆蓋了一層紅色固體;⑤產(chǎn)生了Cu;⑥Cu+2e==Cu。

【師—生】陽極上產(chǎn)生氣泡，該氣體有刺激性氣味，結(jié)合所用藥品猜測它可能是Cl——怎樣檢驗(yàn)Cl——用濕潤的碘化鉀淀粉試紙——把濕潤的碘化鉀淀粉試紙放在陽極附近，試紙變?yōu)樗{(lán)色。

【師】寫出用石墨作電極電解CuCl溶液的化學(xué)方程式和離子方程式。

【生】CuCl=== Cu+ Cl↑，Cu+2Cl=== Cu+ Cl↑。

【師】根據(jù)CuCl溶液的電解裝置，歸納電解池的構(gòu)成要素、并用示意圖表示。

【生】電解池的構(gòu)成要素有四：直流電源、兩個(gè)電極、電解質(zhì)溶液、形成閉合回路。如圖1所示：

【第3階】厘清化學(xué)原理，透識(shí)電解池

【師】如果把上述CuCl溶液換為NaCl溶液呢？

【生】2NaCl===2Na+Cl↑，2Na+2Cl===2Na+Cl↑？

【師】在溶液中肯定不會(huì)產(chǎn)生Na。演示NaCl溶液的電解（石墨電極）。

【生】觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，填寫表2。

表中最終需填寫內(nèi)容：①產(chǎn)生氣泡，該氣體有刺激性氣味，能使?jié)駶櫟牡饣浀矸墼嚰堊兯{(lán);②產(chǎn)生了Cl;③2Cl-2e== Cl↑;④產(chǎn)生氣泡，所得溶液能使酚酞變紅;⑤產(chǎn)生了H和NaOH;⑥2HO 2H+2OH，2H+2e==H↑。

【師—生】陰極上產(chǎn)生氣泡，結(jié)合2Na+2HO== 2NaOH+ H↑，猜測它可能是H、同時(shí)生成了NaOH——H和NaOH是怎樣產(chǎn)生的——通電前電離NaCl== Na+Cl、HO H+OH——通電后，陰極區(qū)Na與H競爭得電子，根據(jù)金屬活動(dòng)性順序和實(shí)驗(yàn)事實(shí)可知發(fā)生了2H+2e==H↑;陽極區(qū)Cl與OH競爭失電子，根據(jù)實(shí)驗(yàn)事實(shí)可知發(fā)生了2Cl-2e== Cl↑——氧化性H> Na，還原性Cl>OH。

【生】2NaCl+2HO=== 2NaOH+ H↑+ Cl↑，2Cl+2HO=== 2OH+H↑+ Cl↑。

【師】如果用石墨作電極電解熔融的NaCl呢？

【生】2NaCl===2Na+Cl↑，2Na+2Cl===2Na+Cl↑。

【師】在前述電解池示意圖1中：標(biāo)出外電路的電子流向，電解質(zhì)溶液（熔融的電解質(zhì)）里的離子流向，常見離子（H與Cu、Cl與OH）的放電順序，兩極發(fā)生的反應(yīng)（氧化反應(yīng)或還原反應(yīng)）。

【第4階】應(yīng)用變化拓展，再識(shí)電解池

【師】播放用石墨作電極電解CuSO溶液的視頻。根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，試寫出其電極反應(yīng)和總離子反應(yīng)。

【生】陽極：4HO 4H+4OH，4OH-4e==2HO +O↑

【師】放電的一般順序：陽極……>Cu>H>……，陰極……>Cl>OH>SO2- 4>……。

【師】試一試，結(jié)合鉛蓄電池充電時(shí)的化學(xué)方程式，寫出其電極反應(yīng)。

【生】陽極：PbSO+2HO-2e==PbO+4H+SO2- 4

陰極：PbSO+2e==Pb+SO2- 4

【師】今天我們討論的電解池都是用石墨等作電極，如果用Cu作電極電解CuSO溶液呢？我們在后續(xù)課堂里將進(jìn)一步學(xué)習(xí)。

參考文獻(xiàn)：

[1]人民教育出版社課程教材研究所化學(xué)課程教材研究開發(fā)中心.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書·化學(xué)（選修4）[M]北京：人民教育出版社，2007.

[2]宋煜陽. 學(xué)習(xí)進(jìn)階視域下的核心概念教學(xué)[M]長春：東北師范大學(xué)出版社，2017.