学习进阶视域下的电解池教学

张军　邓海燕

摘要：在四川云教电视课堂教学中，通过分析能量变化感知电解池，归纳构成要素初识电解池，厘清化学原理透识电解池，应用变化拓展再识电解池，让学生分层进阶进行电解池的新课学习。

关键词：停课不停学;学习进阶;电解池

为抗击新型冠状病毒感染肺炎疫情、确保“停课不停学”，四川省从2020年3月9日开始直播四川云教电视课堂，通过有线电视、IPTV以及四川省教育资源公共服务平台专区、腾讯教育空中课堂专区等网络平台进行中小学各年级学科录播教学。

我们团队承担了高一、高二各学科教学任务。面对全省数十万参差不齐的学生，我们在化学教学中特别注意运用学习进阶理论，让学生在层层递进中螺旋进阶。

下面选取高二化学《电解池》（第1课时）的教学设计与实施（2020年4月9日播出），就教于同行。

【第1阶】分析能量变化，感知电解池

【师】前面我们学习了铅蓄电池：

请思考：

（1）铅蓄电池放电时的能量变化、电极反应。

（2）铅蓄电池充电时的能量变化。

【生】（1）铅蓄电池放电时的能量变化是化学能转变成电能。

负极变化过程为Pb-2e==Pb、Pb+SO2- 4==PbSO，其电极反应为Pb+SO2- 4-2e== PbSO。正极变化过程为PbO+ 2e==Pb²⁺+2O、Pb+SO2- 4== PbSO、2O+4H==2HO，其电极反应为PbO+4H+SO2- 4+2e== PbSO+2HO。

（2）铅蓄电池充电时的能量变化肯定是电能转变成化学能。

【师】电能转变成化学能的装置就是电解池。

【第2阶】归纳构成要素，初识电解池

【师】介绍仪器（U型管、石墨电极、直流电源）和药品（CuCl溶液），连接装置、添加药品，演示CuCl溶液的电解。

说明：电解池中，与外电源正极相连的电极是阳极，与外电源负极相连的电极是阴极。

【生】观察实验现象，填写表1。

表中最终需填写内容：①产生气泡，该气体有刺激性气味，能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝;②产生了Cl;③2Cl-2e== Cl↑;④石墨棒上覆盖了一层红色固体;⑤产生了Cu;⑥Cu+2e==Cu。

【师—生】阳极上产生气泡，该气体有刺激性气味，结合所用药品猜测它可能是Cl——怎样检验Cl——用湿润的碘化钾淀粉试纸——把湿润的碘化钾淀粉试纸放在阳极附近，试纸变为蓝色。

【师】写出用石墨作电极电解CuCl溶液的化学方程式和离子方程式。

【生】CuCl=== Cu+ Cl↑，Cu+2Cl=== Cu+ Cl↑。

【师】根据CuCl溶液的电解装置，归纳电解池的构成要素、并用示意图表示。

【生】电解池的构成要素有四：直流电源、两个电极、电解质溶液、形成闭合回路。如图1所示：

【第3阶】厘清化学原理，透识电解池

【师】如果把上述CuCl溶液换为NaCl溶液呢？

【生】2NaCl===2Na+Cl↑，2Na+2Cl===2Na+Cl↑？

【师】在溶液中肯定不会产生Na。演示NaCl溶液的电解（石墨电极）。

【生】观察实验现象，填写表2。

表中最终需填写内容：①产生气泡，该气体有刺激性气味，能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝;②产生了Cl;③2Cl-2e== Cl↑;④产生气泡，所得溶液能使酚酞变红;⑤产生了H和NaOH;⑥2HO 2H+2OH，2H+2e==H↑。

【師—生】阴极上产生气泡，结合2Na+2HO== 2NaOH+ H↑，猜测它可能是H、同时生成了NaOH——H和NaOH是怎样产生的——通电前电离NaCl== Na+Cl、HO H+OH——通电后，阴极区Na与H竞争得电子，根据金属活动性顺序和实验事实可知发生了2H+2e==H↑;阳极区Cl与OH竞争失电子，根据实验事实可知发生了2Cl-2e== Cl↑——氧化性H> Na，还原性Cl>OH。

【生】2NaCl+2HO=== 2NaOH+ H↑+ Cl↑，2Cl+2HO=== 2OH+H↑+ Cl↑。

【师】如果用石墨作电极电解熔融的NaCl呢？

【生】2NaCl===2Na+Cl↑，2Na+2Cl===2Na+Cl↑。

【师】在前述电解池示意图1中：标出外电路的电子流向，电解质溶液（熔融的电解质）里的离子流向，常见离子（H与Cu、Cl与OH）的放电顺序，两极发生的反应（氧化反应或还原反应）。

【第4阶】应用变化拓展，再识电解池

【师】播放用石墨作电极电解CuSO溶液的视频。根据实验现象，试写出其电极反应和总离子反应。

【生】阳极：4HO 4H+4OH，4OH-4e==2HO +O↑

【师】放电的一般顺序：阳极……>Cu>H>……，阴极……>Cl>OH>SO2- 4>……。

【师】试一试，结合铅蓄电池充电时的化學方程式，写出其电极反应。

【生】阳极：PbSO+2HO-2e==PbO+4H+SO2- 4

阴极：PbSO+2e==Pb+SO2- 4

【师】今天我们讨论的电解池都是用石墨等作电极，如果用Cu作电极电解CuSO溶液呢？我们在后续课堂里将进一步学习。

参考文献：

[1]人民教育出版社课程教材研究所化学课程教材研究开发中心.普通高中课程标准实验教科书·化学（选修4）[M]北京：人民教育出版社，2007.

[2]宋煜阳. 学习进阶视域下的核心概念教学[M]长春：东北师范大学出版社，2017.