周繼敏+王濤

摘要 分別從陽離子、陰離子、電解材料等不同角度設計了探究電解原理的隨堂分組活動，把規(guī)律置于學生的經(jīng)驗背景和合理的邏輯體系中，引導學生從其經(jīng)驗基礎和理論解釋角度把握電解原理。

關鍵詞 電解原理 隨堂分組 微型化

中國分類號：O646.51

1 活動設計

1.1 目標

理解電解池的工作原理，掌握電解過程中溶液中陰陽離子放電規(guī)律和電極放電特點。

1.2 用品

飽和NaCl溶液、1.0mol/L CuCl2溶液、飽和ZnCl2溶液、1.0mol/L Na2S與NaCl混合液、1.0mol/L CuSO4溶液；鉛筆芯（若干）、Fe絲（2根）、酚酞溶液、淀粉KI試紙、蒸餾水、飽和K3[Fe（CN）6]溶液。

微型學生直流電源、5mL微型U形管（6支）、500mL燒杯、鑷子、10mL滴瓶（7個）。

1.3 步驟

（1）實驗全程請佩戴護目鏡。

（2）參照實驗裝置圖，依次完成下列實驗。請與實驗搭檔交流“1.5 分析與討論”中的有關問題，選擇試劑檢測電極產(chǎn)物，將實驗結果與現(xiàn)象觀察填入表1。

1.4 數(shù)據(jù)與現(xiàn)象

1.5 分析與討論

（1）電解熔融鹽和鹽溶液會有什么不同？

①電解熔融NaCl時，陰陽極放電的微粒分別是什么，你能想象出電解液中Na+、Cl-的定向移動的場景嗎？

②電解飽和NaCl溶液時，電解時在陽極、陰極放電的微粒與電解熔融NaCl相同嗎，你認為可能的原因是什么？

（2）溶液中陽離子的放電特點有什么規(guī)律？

①CuCl2溶液中也存在H+，為什么陰極產(chǎn)物與電解飽和NaCl溶液不同，你有什么發(fā)現(xiàn)？

②ZnCl2溶液中也存在H+，電解時陰極產(chǎn)物也沒有產(chǎn)生H2，你認為可能的原因是什么？

（3）溶液中陰離子的放電特點有什么規(guī)律？

①結合電解Na2S、NaCl混合液和CuSO4溶液的現(xiàn)象，試分析陰離子S2﹣、Cl﹣、SO42﹣、OH-在陽極的放電順序。

②若溶液中同時存在Br﹣、Cl﹣，電解時哪種離子先放電？結合非金屬單質氧化性強弱順序，你給出的解釋是什么？

（4）改用活潑金屬作電極，電解過程會有什么變化？

分別用鉛筆芯、Fe絲作電極，電解飽和NaCl溶液，陽極現(xiàn)象有什么不同，你認為原因是什么？

2 幾點說明

相關研究表明，學生在學習電化學知識時經(jīng)常出現(xiàn)不同的相異構想（學生頭腦中與科學概念不一致的成分），這是學生在學習過程中出現(xiàn)思維障礙、導致教學低效率的重要原因之一。[1] 要減少相異構想的產(chǎn)生，需要采取多種途徑，例如通過化學實驗給學生以直觀印象，對傳統(tǒng)的電解實驗進行一些改進，以達到更好的教學效果。

2.1 活動內容的豐富化、邏輯化

整個分組活動，以電解飽和NaCl溶液為紐帶，從四個環(huán)節(jié)建立本節(jié)的教學體系，增加了實驗對象，豐富了學生的感性認識，幫助學生構建完整的電解規(guī)律，見圖2。其中的邏輯關系如下：

（1）從學生已知的金屬Na的冶煉和氯堿工業(yè)入手，引導學生發(fā)現(xiàn)電解鹽溶液時陽離子存在某種的放電順序。

（2）將電解CuCl2溶液與電解NaCl溶液作比較，學生自主得出電解鹽溶液時陽離子的放電順序與金屬活動順序表之間的關系。再加入ZnCl2溶液中Zn2+放電的實驗事實，幫助學生理解陽離子氧化性強弱與濃度間的相應關系，完善學生的認知體系。

（3）從電解S2-、Cl-混合溶液入手，學生自主得出電解鹽溶液時陰離子的放電順序與非金屬單質氧化性強弱間的關系；再結合CuSO4溶液中離子的放電順序，完善陰離子放電順序的認知。

（4）最后，從Fe作陽極材料入手，引導學生發(fā)現(xiàn)活潑金屬作陽極的放電特點，構建比較完整的電解規(guī)律。整個過程，與C作陽極時的現(xiàn)象對比十分明顯，開始時沒有明顯現(xiàn)象，幾分鐘后，在U形管下端出現(xiàn)了少量灰綠色絮狀物，逐漸增多，滴入少量K3[Fe（CN）6]溶液可以觀察到藍色沉淀。

2.2 利用“分析與討論”，完善教師引導環(huán)節(jié)

在第一輪試用過程中，課題組教師發(fā)現(xiàn)，每個老師上課方式并不相同，有的喜歡讓學生一下子做完所有實驗，有的則會設計一環(huán)扣一環(huán)的方式，學生們好像更喜歡第一種。可等到最后歸納整理實驗現(xiàn)象，講授知識時問題就來了，樂趣主宰了知識，忘記的比記住的多。

因此，我們增加了“分析與討論”環(huán)節(jié)，設計合理的與實驗有關的問題，幫助學生更加及時地了解自己每一步所做實驗的目的和原理，使教師的設計目的表象化，逐步對問題進行分析，直至認識電解的反應本質，起到了事半功倍的作用。

2.3 活動儀器的微型化

這是河南大學附屬中學教材二次開發(fā)過程中的一節(jié)隨堂分組活動課，實驗設計力求能夠適合全年級9個理科教學班的分組教學，實驗用品要便于整理和攜帶。所以，采用5mL微型U形管、微型學生電源、鉛筆芯等實驗用品，并將其盛裝在塑料便當盒中，共60組，順利滿足了實驗進課堂的要求。

總之，“觀察負載著理論”，科學過程的意義在于關注學生由“觀察事實”到“化學事實”的轉化過程。[2]通過本節(jié)分組活動，我們嘗試將規(guī)律置于學生的經(jīng)驗背景和合理的邏輯體系中，引導學生從其經(jīng)驗基礎和理論解釋角度來把握電解原理的規(guī)律和意義，取得了一定的效果。

參考文獻

[1]張海霞， 王祖浩. 國外有關“電化學”知識相異構想的研究[J]. 中學化學教學參考， 2007， 05： 57-60

[2]劉前樹， 李廣洲. 科學過程的多元理解及其對中學化學教學的啟示[J]. 化學教育， 2014， 35（7）： 1-4endprint