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之一，學好電解池的工作原理的基礎知識，有助于學生進一步掌握電解池的工作原理的應用，并提高自己的創新能力。

關鍵詞：電解池的工作原理 教學效果 實驗探究

中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：A 文章編號：1003-9082（2018）10-0-01

電化學理論是歷年高考的考點之一。電解池的工作原理是電化學理論中的重要組成部分，掌握電解池的工作原理的基礎知識優為重要。如何提高學生在課堂上的學習效率是每位老師的教學目標，學生的學習效果決定了老師的教學效果。學生的發展體現對知識的求知欲和學習能力的提高。老師通過對課堂細節的深入研究，應用恰當的教學模式，可以提升學生的學習效率。有關電解池的工作原理的教學過程，我主要使用探究式和啟發式的教學方法。

在中學化學中學生識記的內容很多，老師能把知識的形成過程變為探究情境，會使呆板的知識變得生動。在蘇教版《化學反應原理》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，通過實驗探究進入課程學習。我將此實驗探究改為從電解氯化銅溶液的實驗進入新課，并以電解氯化銅溶液的實驗探究為主線，通過實驗探究來分析和理解電解池的工作原理。

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

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

之后讓學生獨立完成電解氯化銅溶液的實驗探究。接通直流電源后，將濕潤的碘化鉀（淀粉）試紙放在陽極附近，測定陽極產生的氣體物質。在實驗過程提醒學生認真觀察并記錄實驗現象。根據實驗現象歸納電解過程中參加的反應物與生成物。在陽極觀察到，產生黃綠色氣體能使濕潤的碘化鉀（淀粉）試紙變藍色，說明陽極有氯氣生成，在陰極觀察到，有紅色固體生成，說明陰極上有銅生成。

在整個實驗探究過程中，學生經歷了幾個主要環節： 產生好奇，提出疑問，理論假設，觀察現象，認識變化規律。通過學生獨立完成實驗探究的學習，不僅使學生加深對知識的理解，拓展了信息面，也使學生多一次實驗體驗，有助于學生的操作能力的提升，調動學生學習積極性，培養學生的學習興趣。

通過電解氯化銅溶液的實驗探究，讓學生根據實驗過程歸納電解池的構成條件。構成電解池的條件有：1. 兩個電極與直流電源相連，2. 兩個電極插入熔化的電解質或電解質溶液，3.形成閉合回路。

繼續提出設問，電解過程中電子和離子是怎樣移動的？接通電源后，在外電路上，電子從電源負極到陰極，電子從陽極移向電源正極，Cu2+ H+定向移動到陰極， Cl- OH-定向移動到陽極，。提醒學生，溶液導電是靠陰陽離子的移動而導電。然后打開放燈片放映氯化銅溶液通電后的模擬動畫，溶液中陰陽離子移動方向，加深學生對電解過程的理解。

根據實驗探究分析電極反應，通電后溶液中Cu2+ H+定向移動到陰極，在陰極觀察到有紅色固體生成，說明銅離子比氫離子更容易得到電子，即Cu2+優先放電；Cl- OH-定向移動到陽極，在陽極可以觀察到有黃綠色氣體生成，且該氣體能使濕潤的碘化鉀（淀粉）試紙變藍色，證明有氯氣生成，說明Cl- OH-在溶液中氯離子比氫氧根離子更容易失去電子。讓學生完成電極反應和電池反應方程式。

陽極：2Cl- -2e- ==Cl2↑ 氧化反應

陰極：Cu2++2e-==Cu 還原反應

電池反應：CuCl2 Cu+Cl2↑

當電極周圍存在多種離子時，離子的放電是有前后順序，不是同時進行。陽離子在陰極反應的本質是得電子，發生還原反應。因此當離子氧化性越強，越先得到電子。通常金屬越不活潑，對應陽離子的氧化性越強。同理非金屬單質的氧化性越弱其陰離子還原性越強，越先失去電子。陽極上的反應該注意陽極所用的電極材料，當陽極所用電極材料是活潑金屬時，在陽極應該是金屬先失去電子被氧化，電極溶解，溶液中陰離子沒有失去電子。當陽極用惰性電極材料（石墨、鉑、金）時常見陽極上（陰離子）放電順序：F-<含氧酸根< OH-< Cl- < Br-< I- < S2- 。

常見陰極上（陽離子）放電順序：

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

根據電解氯化銅溶液的實驗探究并結合陰陽離子放電順序，對電解氯化鈉溶液進行分析。Na+ H+定向移動到陰極，H+得到電子，發生還原反應生成氫氣，陰極：2H++2e-==H2 ↑。Cl- OH-定向移動到陽極，Cl-失去電子，發生氧化反應生成氯氣，陽極：2Cl- -2e- ==Cl2↑。若在陽極附近的溶液中滴入KI（淀粉）試液，無色溶液變為藍色。若在陰極附近的溶液中滴入酚酞試液，溶液變為紅色。在陰極H+得電子，陰極區氫離子濃度減小，溶液氫氧根離子濃度增大，溶液PH增大。要恢復原溶液狀態，可以通入一定量氯化氫氣體。電解池反應：2H2O+NaCl 2NaOH+Cl2↑+ H2 ↑

比較原電池與電解池的異同點。不同點主要有，電解池中發生非自發的氧化還原反應，原電池中發生自發的氧化還原反應；電解池是將電能轉化為化學能，原電池將化學能轉化為電能；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，原電池負極發生氧化反應，正極發生還原反應，電解池陽極發生氧化反應，陰極發生還原反應。

在教學過程中應用現代教育技術和實驗探究相結合，從課堂的細節做起，逐步提高課堂教學效率，實現學生的高效學習。借助實驗探究，學生不僅可以掌握新知識，還可以通過實驗發現問題，有助于培養學生實驗操作能力，實驗觀察能力，創新能力以及表達能力。

參考文獻

[1]佐建英：《優化教學過程 提高教學效率》中學化學2016第11期

[2]蘇教版《化學反應原理》電解池的工作原理及應用