電解水的探究

曹子陽

（吉林省實(shí)驗(yàn)中學(xué) 130022）

電解水的探究

曹子陽

（吉林省實(shí)驗(yàn)中學(xué) 130022）

探究活動(dòng)可以有多種形式和不同的水平層次。探究活動(dòng)包括實(shí)驗(yàn)、調(diào)查、討論等多種形式。在實(shí)際教學(xué)中應(yīng)盡可能的創(chuàng)造條件多開展課堂內(nèi)的，體現(xiàn)學(xué)生自主性的探究活動(dòng)。本文以電解水的探究為例，與各位同仁共同探討一下，在新課程標(biāo)準(zhǔn)下如何進(jìn)行探究式教學(xué)。

科學(xué)探究 電解水

科學(xué)探究是一種重要的學(xué)習(xí)的方式，也是義務(wù)教育階段化學(xué)課程的重要內(nèi)容，對(duì)發(fā)展學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)具有不可替代的作用。探究活動(dòng)可以有多種形式和不同的水平層次。活動(dòng)中包含的探究要素可多可少，教師指導(dǎo)的程度可強(qiáng)可弱，活動(dòng)的場(chǎng)所可以在課堂內(nèi)也可以在課堂外，探究的問題可以來自書本還可以來源于生活。[1]

在探究活動(dòng)中各種要素呈現(xiàn)的順序不是固定的，如“進(jìn)行實(shí)驗(yàn)”既可以作為收集證據(jù)的途徑，也是提出問題或作出假設(shè)的一種依據(jù)。探究活動(dòng)包括實(shí)驗(yàn)、調(diào)查、討論等多種形式。在實(shí)際教學(xué)中應(yīng)盡可能的創(chuàng)造條件多開展課堂內(nèi)的，體現(xiàn)學(xué)生自主性的探究活動(dòng)。下面以電解水的探究為例，與各位同仁共同探討一下，在新課程標(biāo)準(zhǔn)下如何進(jìn)行探究式教學(xué)。[2]

發(fā)現(xiàn)問題：

在一個(gè)盛有水的水槽中倒立兩支盛滿水（為了增強(qiáng)水的導(dǎo)電性，可向加入少量硫酸或氫氧化鈉）的試管，接通直流電源，觀察電極上和試管內(nèi)有什么現(xiàn)象發(fā)生。在實(shí)驗(yàn)過程中，同學(xué)們發(fā)現(xiàn)通電后，電極上出現(xiàn)了氣泡，通電一段時(shí)間后，兩支試管內(nèi)收集了不少的氣體。與電源正極相連的試管內(nèi)的氣體體積小，與電源負(fù)極相連的試管內(nèi)的氣體體積大，它們的體積比大約是1：2。

從理論上，可知?dú)錃夂脱鯕獾捏w積比應(yīng)該恰好為2：1。但是從實(shí)驗(yàn)過程來看，氫氣和氧氣的體積比不到2：1 。那么，究竟是什么原因?qū)е逻@種現(xiàn)象的呢？有同學(xué)提出這樣的問題，作為教師，應(yīng)該鼓勵(lì)學(xué)生的認(rèn)真，細(xì)致的實(shí)驗(yàn)態(tài)度，因勢(shì)利導(dǎo)，提出問題：大家正好探究一下為什么氫氣和氧氣的體積比不到2：1呢？[3]

同學(xué)們的猜想：

同學(xué)們提出了多種猜想，對(duì)可能的原因作了預(yù)測(cè)：

1．可能是電壓的影響，電壓越高，氫氣和氧氣的體積比越接近于2：1。

2．可能是電極的影響，不同材料的電極，得到氫氣和氧氣的體積比不一樣。

3．向水中加入物質(zhì)的影響，加入不同物質(zhì)時(shí)，得到氫氣和氧氣的體積比不一樣。

4．水中物質(zhì)的濃度的影響，雖然是同一種物質(zhì)，但是濃度不同時(shí)，得到氫氣和氧氣的體積比不一樣。

……

設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案：

設(shè)計(jì)方案一：收集不同的電極材料，進(jìn)行水電解的實(shí)驗(yàn)，在保證其他條件都相同而只有電極材料不同時(shí)，觀察氫氣和氧氣的體積比，通過比較和分析，找出最適合的電極材料。[5]

可收集的電極材料：鉑絲、鐵釘、細(xì)鐵絲、保險(xiǎn)絲、曲別針、碳棒等

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄與處理：

設(shè)計(jì)方案二：收集1.5V的直流電池若干，進(jìn)行水電解的實(shí)驗(yàn)，在保證其他條件都相同而只有電壓不同時(shí)，觀察氫氣和氧氣的體積比，通過比較和分析，找出最適合的電壓。

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄與處理：

電極材料1.5V 3.0V 4.5V 6.0V 7.5V……體積比

設(shè)計(jì)方案三：在前兩組實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，利用比較合適的電極材料，調(diào)整合適的電壓，進(jìn)行水電解的實(shí)驗(yàn)，在保證其他條件都相同而只有向水中加入物質(zhì)不同時(shí)，觀察氫氣和氧氣的體積比，通過比較和分析，找出最適合向水中加入的物質(zhì)。

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄與處理：

電極材料燒堿稀硫酸食鹽酒精白砂糖……體積比

探究過程：

按照設(shè)計(jì)的方案，分小組分別測(cè)定各種方案中的氫氣和氧氣的體積比。測(cè)定后要檢查得到的數(shù)據(jù)中，有沒有因?yàn)椴僮鞑划?dāng)使測(cè)得的數(shù)據(jù)不可靠，如果有，應(yīng)重新測(cè)定。（如果實(shí)驗(yàn)結(jié)果中出現(xiàn)誤差過大，就很難有說服力，萬一有失誤必須重做，才是科學(xué)態(tài)度！）

對(duì)得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行簡(jiǎn)單的處理，各組之間可以交流各自的結(jié)論，在討論的基礎(chǔ)上作出合理的解釋。

實(shí)驗(yàn)過程中學(xué)生提出的問題以及想到的問題：

1．觀察到有的電極參加了化學(xué)反應(yīng)

2．在實(shí)施方案三時(shí)，觀察向水中加食鹽電解情況時(shí)，發(fā)現(xiàn)正極產(chǎn)生了黃綠色氣體

3．想嘗試一下用交流電電解水

4．燒堿、硫酸等物質(zhì)是不是水電解反應(yīng)的催化劑呢？

5．能不能不用電解的方法使水分解呢，比如：利用太陽能

6.……

教師的點(diǎn)評(píng)和指導(dǎo)：

贊賞學(xué)生的細(xì)心觀察，告訴他們：很多重大的發(fā)現(xiàn)都和科學(xué)家的認(rèn)真觀察是分不開的，還可以講個(gè)小故事：鼓勵(lì)學(xué)生提出問題，對(duì)學(xué)生提出的問題予以肯定，簡(jiǎn)單的問題可以通過進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)來探究，難度大，較復(fù)雜的問題可以查閱資料或者上網(wǎng)搜索來了解一下相關(guān)的知識(shí)，或者留在以后的學(xué)習(xí)中逐漸解決，告訴學(xué)生畢竟不能一口吃個(gè)胖子，學(xué)習(xí)也不是一蹴而就的事。學(xué)習(xí)要有耐心，很多重大的科研成果都是一些科學(xué)家嘔心瀝血一輩子才取得的。

[1]高劍南 王祖浩. 化學(xué)教育展望 上海：華東師大出版社，2001.11

[2]王祖浩.化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)解讀 武漢：湖北教育出版社，2002

[3]李建平.聚焦新課程 北京：首都師范大學(xué)出版社，2002.8

[4]朱幕菊.走進(jìn)新課程 北京：北京師范大學(xué)出版社，2002.3

[5]R·布里斯羅[美]著；華彤文等譯 化學(xué)的今天和明天 北京：科學(xué)出版社，1998.10