电解水的探究

曹子阳

（吉林省实验中学 130022）

电解水的探究

曹子阳

（吉林省实验中学 130022）

探究活动可以有多种形式和不同的水平层次。探究活动包括实验、调查、讨论等多种形式。在实际教学中应尽可能的创造条件多开展课堂内的，体现学生自主性的探究活动。本文以电解水的探究为例，与各位同仁共同探讨一下，在新课程标准下如何进行探究式教学。

科学探究 电解水

科学探究是一种重要的学习的方式，也是义务教育阶段化学课程的重要内容，对发展学生的科学素养具有不可替代的作用。探究活动可以有多种形式和不同的水平层次。活动中包含的探究要素可多可少，教师指导的程度可强可弱，活动的场所可以在课堂内也可以在课堂外，探究的问题可以来自书本还可以来源于生活。[1]

在探究活动中各种要素呈现的顺序不是固定的，如“进行实验”既可以作为收集证据的途径，也是提出问题或作出假设的一种依据。探究活动包括实验、调查、讨论等多种形式。在实际教学中应尽可能的创造条件多开展课堂内的，体现学生自主性的探究活动。下面以电解水的探究为例，与各位同仁共同探讨一下，在新课程标准下如何进行探究式教学。[2]

发现问题：

在一个盛有水的水槽中倒立两支盛满水（为了增强水的导电性，可向加入少量硫酸或氢氧化钠）的试管，接通直流电源，观察电极上和试管内有什么现象发生。在实验过程中，同学们发现通电后，电极上出现了气泡，通电一段时间后，两支试管内收集了不少的气体。与电源正极相连的试管内的气体体积小，与电源负极相连的试管内的气体体积大，它们的体积比大约是1：2。

从理论上，可知氢气和氧气的体积比应该恰好为2：1。但是从实验过程来看，氢气和氧气的体积比不到2：1 。那么，究竟是什么原因导致这种现象的呢？有同学提出这样的问题，作为教师，应该鼓励学生的认真，细致的实验态度，因势利导，提出问题：大家正好探究一下为什么氢气和氧气的体积比不到2：1呢？[3]

同学们的猜想：

同学们提出了多种猜想，对可能的原因作了预测：

1．可能是电压的影响，电压越高，氢气和氧气的体积比越接近于2：1。

2．可能是电极的影响，不同材料的电极，得到氢气和氧气的体积比不一样。

3．向水中加入物质的影响，加入不同物质时，得到氢气和氧气的体积比不一样。

4．水中物质的浓度的影响，虽然是同一种物质，但是浓度不同时，得到氢气和氧气的体积比不一样。

……

设计实验方案：

设计方案一：收集不同的电极材料，进行水电解的实验，在保证其他条件都相同而只有电极材料不同时，观察氢气和氧气的体积比，通过比较和分析，找出最适合的电极材料。[5]

可收集的电极材料：铂丝、铁钉、细铁丝、保险丝、曲别针、碳棒等

实验数据记录与处理：

设计方案二：收集1.5V的直流电池若干，进行水电解的实验，在保证其他条件都相同而只有电压不同时，观察氢气和氧气的体积比，通过比较和分析，找出最适合的电压。

实验数据记录与处理：

电极材料1.5V 3.0V 4.5V 6.0V 7.5V……体积比

设计方案三：在前两组实验的基础上，利用比较合适的电极材料，调整合适的电压，进行水电解的实验，在保证其他条件都相同而只有向水中加入物质不同时，观察氢气和氧气的体积比，通过比较和分析，找出最适合向水中加入的物质。

实验数据记录与处理：

电极材料烧碱稀硫酸食盐酒精白砂糖……体积比

探究过程：

按照设计的方案，分小组分别测定各种方案中的氢气和氧气的体积比。测定后要检查得到的数据中，有没有因为操作不当使测得的数据不可靠，如果有，应重新测定。（如果实验结果中出现误差过大，就很难有说服力，万一有失误必须重做，才是科学态度！）

对得到的数据进行简单的处理，各组之间可以交流各自的结论，在讨论的基础上作出合理的解释。

实验过程中学生提出的问题以及想到的问题：

1．观察到有的电极参加了化学反应

2．在实施方案三时，观察向水中加食盐电解情况时，发现正极产生了黄绿色气体

3．想尝试一下用交流电电解水

4．烧碱、硫酸等物质是不是水电解反应的催化剂呢？

5．能不能不用电解的方法使水分解呢，比如：利用太阳能

6.……

教师的点评和指导：

赞赏学生的细心观察，告诉他们：很多重大的发现都和科学家的认真观察是分不开的，还可以讲个小故事：鼓励学生提出问题，对学生提出的问题予以肯定，简单的问题可以通过进一步的实验来探究，难度大，较复杂的问题可以查阅资料或者上网搜索来了解一下相关的知识，或者留在以后的学习中逐渐解决，告诉学生毕竟不能一口吃个胖子，学习也不是一蹴而就的事。学习要有耐心，很多重大的科研成果都是一些科学家呕心沥血一辈子才取得的。

[1]高剑南 王祖浩. 化学教育展望 上海：华东师大出版社，2001.11

[2]王祖浩.化学课程标准解读 武汉：湖北教育出版社，2002

[3]李建平.聚焦新课程 北京：首都师范大学出版社，2002.8

[4]朱幕菊.走进新课程 北京：北京师范大学出版社，2002.3

[5]R·布里斯罗[美]著；华彤文等译 化学的今天和明天 北京：科学出版社，1998.10