電解池工作原理的課堂反思

陳秀欽

摘 要：電解池的工作原理是歷年高考的考點(diǎn)之一，學(xué)好電解池的工作原理的基礎(chǔ)知識(shí)，有助于學(xué)生進(jìn)一步掌握電解池的工作原理的應(yīng)用，并提高自己的創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞：電解池的工作原理 教學(xué)效果 實(shí)驗(yàn)探究

中圖分類號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-9082（2018）10-0-01

電化學(xué)理論是歷年高考的考點(diǎn)之一。電解池的工作原理是電化學(xué)理論中的重要組成部分，掌握電解池的工作原理的基礎(chǔ)知識(shí)優(yōu)為重要。如何提高學(xué)生在課堂上的學(xué)習(xí)效率是每位老師的教學(xué)目標(biāo)，學(xué)生的學(xué)習(xí)效果決定了老師的教學(xué)效果。學(xué)生的發(fā)展體現(xiàn)對(duì)知識(shí)的求知欲和學(xué)習(xí)能力的提高。老師通過(guò)對(duì)課堂細(xì)節(jié)的深入研究，應(yīng)用恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)模式，可以提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。有關(guān)電解池的工作原理的教學(xué)過(guò)程，我主要使用探究式和啟發(fā)式的教學(xué)方法。

在中學(xué)化學(xué)中學(xué)生識(shí)記的內(nèi)容很多，老師能把知識(shí)的形成過(guò)程變?yōu)樘骄壳榫常瑫?huì)使呆板的知識(shí)變得生動(dòng)。在蘇教版《化學(xué)反應(yīng)原理》教材中，電解池的工作原理是從電解熔融氯化鈉的原理開始，通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究進(jìn)入課程學(xué)習(xí)。我將此實(shí)驗(yàn)探究改為從電解氯化銅溶液的實(shí)驗(yàn)進(jìn)入新課，并以電解氯化銅溶液的實(shí)驗(yàn)探究為主線，通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究來(lái)分析和理解電解池的工作原理。

提出兩個(gè)問(wèn)題讓學(xué)生思考，（1）通電前氯化銅溶液中存在哪些離子？離子如何移動(dòng)？（2）通電后氯化銅溶液中離子如何移動(dòng)？

學(xué)生思考討論后歸納總結(jié)，讓學(xué)生表達(dá)，提高學(xué)生表達(dá)能力。然后打開放燈片放映氯化銅溶液通電前后的微觀模擬動(dòng)畫，通電前存在Cl- OH- Cu2+ H+ ，離子是自由移動(dòng)，通電后離子作定向移動(dòng)。這樣使用動(dòng)畫的過(guò)程把以上的兩個(gè)問(wèn)題形象的表示出來(lái)，使呆板的知識(shí)變生動(dòng)起來(lái)，把抽象的微觀粒子形象的表示出來(lái)，更有利于學(xué)生理解和掌握電解池的工作原理的基礎(chǔ)知識(shí)。

之后讓學(xué)生獨(dú)立完成電解氯化銅溶液的實(shí)驗(yàn)探究。接通直流電源后，將濕潤(rùn)的碘化鉀（淀粉）試紙放在陽(yáng)極附近，測(cè)定陽(yáng)極產(chǎn)生的氣體物質(zhì)。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程提醒學(xué)生認(rèn)真觀察并記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象歸納電解過(guò)程中參加的反應(yīng)物與生成物。在陽(yáng)極觀察到，產(chǎn)生黃綠色氣體能使?jié)駶?rùn)的碘化鉀（淀粉）試紙變藍(lán)色，說(shuō)明陽(yáng)極有氯氣生成，在陰極觀察到，有紅色固體生成，說(shuō)明陰極上有銅生成。

在整個(gè)實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程中，學(xué)生經(jīng)歷了幾個(gè)主要環(huán)節(jié)： 產(chǎn)生好奇，提出疑問(wèn)，理論假設(shè)，觀察現(xiàn)象，認(rèn)識(shí)變化規(guī)律。通過(guò)學(xué)生獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)探究的學(xué)習(xí)，不僅使學(xué)生加深對(duì)知識(shí)的理解，拓展了信息面，也使學(xué)生多一次實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)，有助于學(xué)生的操作能力的提升，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

通過(guò)電解氯化銅溶液的實(shí)驗(yàn)探究，讓學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)過(guò)程歸納電解池的構(gòu)成條件。構(gòu)成電解池的條件有：1. 兩個(gè)電極與直流電源相連，2. 兩個(gè)電極插入熔化的電解質(zhì)或電解質(zhì)溶液，3.形成閉合回路。

繼續(xù)提出設(shè)問(wèn)，電解過(guò)程中電子和離子是怎樣移動(dòng)的？接通電源后，在外電路上，電子從電源負(fù)極到陰極，電子從陽(yáng)極移向電源正極，Cu2+ H+定向移動(dòng)到陰極， Cl- OH-定向移動(dòng)到陽(yáng)極，。提醒學(xué)生，溶液導(dǎo)電是靠陰陽(yáng)離子的移動(dòng)而導(dǎo)電。然后打開放燈片放映氯化銅溶液通電后的模擬動(dòng)畫，溶液中陰陽(yáng)離子移動(dòng)方向，加深學(xué)生對(duì)電解過(guò)程的理解。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)探究分析電極反應(yīng)，通電后溶液中Cu2+ H+定向移動(dòng)到陰極，在陰極觀察到有紅色固體生成，說(shuō)明銅離子比氫離子更容易得到電子，即Cu2+優(yōu)先放電；Cl- OH-定向移動(dòng)到陽(yáng)極，在陽(yáng)極可以觀察到有黃綠色氣體生成，且該氣體能使?jié)駶?rùn)的碘化鉀（淀粉）試紙變藍(lán)色，證明有氯氣生成，說(shuō)明Cl- OH-在溶液中氯離子比氫氧根離子更容易失去電子。讓學(xué)生完成電極反應(yīng)和電池反應(yīng)方程式。

陽(yáng)極：2Cl- -2e- ==Cl2↑ 氧化反應(yīng)

陰極：Cu2++2e-==Cu 還原反應(yīng)

電池反應(yīng)：CuCl2 Cu+Cl2↑

當(dāng)電極周圍存在多種離子時(shí)，離子的放電是有前后順序，不是同時(shí)進(jìn)行。陽(yáng)離子在陰極反應(yīng)的本質(zhì)是得電子，發(fā)生還原反應(yīng)。因此當(dāng)離子氧化性越強(qiáng)，越先得到電子。通常金屬越不活潑，對(duì)應(yīng)陽(yáng)離子的氧化性越強(qiáng)。同理非金屬單質(zhì)的氧化性越弱其陰離子還原性越強(qiáng)，越先失去電子。陽(yáng)極上的反應(yīng)該注意陽(yáng)極所用的電極材料，當(dāng)陽(yáng)極所用電極材料是活潑金屬時(shí)，在陽(yáng)極應(yīng)該是金屬先失去電子被氧化，電極溶解，溶液中陰離子沒(méi)有失去電子。當(dāng)陽(yáng)極用惰性電極材料（石墨、鉑、金）時(shí)常見陽(yáng)極上（陰離子）放電順序：F-<含氧酸根< OH-< Cl- < Br-< I- < S2- 。

常見陰極上（陽(yáng)離子）放電順序：

Ag+>Fe3+>Cu2+>H+（酸）>Fe2+>Zn2+> H+（水）>Al3+>Mg2+>Na+

根據(jù)電解氯化銅溶液的實(shí)驗(yàn)探究并結(jié)合陰陽(yáng)離子放電順序，對(duì)電解氯化鈉溶液進(jìn)行分析。Na+ H+定向移動(dòng)到陰極，H+得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氣，陰極：2H++2e-==H2 ↑。Cl- OH-定向移動(dòng)到陽(yáng)極，Cl-失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)生成氯氣，陽(yáng)極：2Cl- -2e- ==Cl2↑。若在陽(yáng)極附近的溶液中滴入KI（淀粉）試液，無(wú)色溶液變?yōu)樗{(lán)色。若在陰極附近的溶液中滴入酚酞試液，溶液變?yōu)榧t色。在陰極H+得電子，陰極區(qū)氫離子濃度減小，溶液氫氧根離子濃度增大，溶液PH增大。要恢復(fù)原溶液狀態(tài)，可以通入一定量氯化氫氣體。電解池反應(yīng)：2H2O+NaCl 2NaOH+Cl2↑+ H2 ↑

比較原電池與電解池的異同點(diǎn)。不同點(diǎn)主要有，電解池中發(fā)生非自發(fā)的氧化還原反應(yīng)，原電池中發(fā)生自發(fā)的氧化還原反應(yīng)；電解池是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，原電池將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能；在形成條件上主要不同是電解池中用直流電源；等等。電極反應(yīng)，原電池負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)，電解池陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，陰極發(fā)生還原反應(yīng)。

在教學(xué)過(guò)程中應(yīng)用現(xiàn)代教育技術(shù)和實(shí)驗(yàn)探究相結(jié)合，從課堂的細(xì)節(jié)做起，逐步提高課堂教學(xué)效率，實(shí)現(xiàn)學(xué)生的高效學(xué)習(xí)。借助實(shí)驗(yàn)探究，學(xué)生不僅可以掌握新知識(shí)，還可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，有助于培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作能力，實(shí)驗(yàn)觀察能力，創(chuàng)新能力以及表達(dá)能力。

參考文獻(xiàn)

[1]佐建英：《優(yōu)化教學(xué)過(guò)程 提高教學(xué)效率》中學(xué)化學(xué)2016第11期

[2]蘇教版《化學(xué)反應(yīng)原理》電解池的工作原理及應(yīng)用