江苏省南通如皋市石庄高级中学 崔亚平
【摘 要】对教材进行分析，阐述中学化学电解原理课设计思路，提出教学目标，探讨教学过程，进行评析。
【关键词】中学 化学 电解原理 教学设计 【中图分类号】G【文献标识码】A 【文章编号】0450-9889（2014）04B-0060-02 电解池是人教版选修四中非常重要的一节。从学科体系看，它和原电池一同形成电化学的基础，是中学化学核心知识之一，是氧化还原反应理论上的拓展和现实中的应用。基于此，本文对中学化学电解原理课教学设计进行探析。
一、教材分析及设计思路
电解池与原电池有联系，更有差异，原电池利用的是自发的氧化还原反应，而电解则体现一种强制手段。从编排上看，教材将“电化学”整体置于“水溶液中的离子平衡”之后，便于学生从微观视角分析问题，而电解池的教学安排在原电池之后，既满足了学科的系统性，又为对比教学提供了很好的素材。
从宏观表象的观察到微观本质的分析，是化学的一大学科特点。深刻领会电解原理，需要先从微观的角度判断溶液中有哪些自由移动的离子，然后弄清它们移动的方向，进而分析哪些粒子发生氧化反应，哪些粒子发生还原反应，当放电粒子不止一种时，还需要思考放电顺序。这一系列问题，对学生来说，逻辑推理的能力要求高，思维障碍较大。
本节课设计了两个环节。第一个环节安排2个实验，3个问题，贴近学生的已有认知，层层递进，螺旋上升，让学生在对比中反思，在反思中总结。既揭示了电解池的基本原理，又为下一个环节创设情景，埋下伏笔。第二个环节在第一个环节的基础上，适当变换电解质溶液和电极材料，自然过渡，给学生创设进一步思考的空间。通过推理猜想、讨论交流、实验验证，不断拓展学生对电解原理的认识。整个过程关注学生的主动参与，在实验观察和理性思考中不断感悟提升。
二、教学目标
本节课的教学目标如下。一是通过实验观察和问题探究，领悟电解池的工作原理，知道阴阳极发生反应的差异，能分辨电解池和原电池。二是初步学会根据离子放电顺序判断电极反应并正确书写。
三、教学过程及评析
（一）对比思考，领悟电解池的工作原理
实验一：按图1装置进行实验，将湿润的淀粉碘化钾试纸放在右边电极附近。观察试纸颜色和U形管内的变化。
学生汇报：右端电极产生气泡，试纸变蓝，溶液颜色变淡，左端电极上覆盖着红色的物质。可以推测生成了铜和氯气。 问题一：Cu能在Cl2中燃烧生成CuCl2，说明CuCl2比较稳定；为什么上述实验却能以CuCl2原料反向生成Cu和Cl2呢？到底依靠什么力量实现了这样的转化？
学生讨论后一致认为装置中的外加直流电源起到关键作用。在教师的点拨引导下，学生联想到原电池的特点，继而展开微观想象，逐步领悟到以下3点：一是与电源负极相连的左端电极（阴极）必须获得电子，不是一种自愿而是强制，与电源正极相连的右端电极（阳极）则必须失去电子。二是阴极因为获得电子，附近负电荷集中，阳离子定向迁移至阴极；阳极因为失去电子，附近正电荷集中，阴离子定向迁移至阳极。三是阳离子在阴极得到电子，被还原，发生还原反应，铜离子变成铜；阴离子在阳极失去电子，被氧化，发生氧化反应，氯离子变成氯气。至此，在学生头脑中电解池的工作原理已初步形成，但仍需强化。 实验二：按图2两个装置进行实验，观察现象。
问题二：两个装置中均可以观察到碳极上有气泡，铁极逐渐溶解。但为什么在电解液相同的情况下右图的实验更剧烈？
学生思考交流后进一步认识到电解是一种更强的氧化还原手段。 问题三：原电池和电解池有何差异？请填写表1。
评析：教师没有用讲解和灌输的方式直接呈现电解池的工作原理，而是立足学生已有的经验，设计对比情景，引发认知冲突，促使学生思维从浅入深不断升华。3个问题本身具有对比性，彼此之间又层层递进、环环相扣。
（二）变换情景，探究电解过程中的放电规律
问题四：如果将实验一中的电解液换成氯化钠溶液，请问能否继续在阳极生成气体，在阴极得到金属？如果不能，请推测可能发生什么变化？
讨论初期，有的学生认为阴极会析出钠，但随着交流的深入，这个观点被否定，钠的活泼性决定了它不可能从水溶液中制备。阴极到底生成什么物质，学生讨论后尚不能形成统一意见，少数学生认为可能生成H2。
实验三：惰性电极电解饱和食盐水。
学生观察到两个电极均产生气泡，纷纷产生验证气体成分的冲动，在学生的共同参与下，检验出生成物为氯气、氢气、氢氧化钠。
问题五：根据电解原理，被吸引到阴阳极的离子分别是什么？是不是所有离子均能在电极上第一时间放电？如果不是，它们放电的顺序遵循什么规律？水溶液中的氢氧根离子又是怎样产生的？
在教师的点拨下，学生经过思考，认识到放电顺序一般取决于离子得失电子的能力。而氢氧根离子是水电离出的氢离子放电后留下的。
问题六：如果将实验一中的阳极材料换成金属铜，其余不变，请推测可能的现象。写出相关的电极反应。
实验四：对问题六进行实验探究。
学生没有观察到气泡的生成，阴极石墨表面却覆盖着红色的物质，电解液的颜色几乎未变，阳极逐渐消耗。由此，学生认识到，放电顺序还应考虑电极材料。
评析：教师通过变换情景设计探究性问题，学生有充分的机会思考交流、推理想象。教师适时进行实验验证，让学生在兴奋之余收获知识，提升能力。同时为下一步认识电解在生产实践中的应用奠定基础。
综上所述，电解原理这节课的教学环节简洁明了，问题设计指向明确，学生参与热情高。教师没有将现有结论直接呈现给学生，也没有挤占学生的思维空间，而是设计活动，让学生思考和辨析，倾听学生的疑惑和见解，让学生在探索中获得知识，在碰撞中提升素养。
