师：同学们，今天我们一起来学习电解质的工作原理。首先，咱们来看一段视频。

　　人类自懂得用火后，就开启了对元素的认识之旅。但直到17世纪80年代，发现的元素不过30种。因单一传统方法难以寻觅新元素，元素发现陷入停滞。1799年，意大利人伏特发明电池，作为强有力的电子供给设备，为单质制备开辟新途径。1807年10月6日，英国化学家戴维利用电池分解氢氧化钾，发现金属钾。几天后，又通过电解氢氧化钠获得金属钠。戴维用电解法成功发现并分离钾、钠、镁、钙、锶、铍、硼、硅等8种元素，还预言可用电解法获取更多元素，成为发现元素最多的化学家。

　　戴维电解法发明后，掀起发现新元素的高潮。此后44年间，发现31种新元素。电解法作为最强有力的氧化还原手段，能获得加热法、置换法无法得到的许多单质，在元素发现过程中地位突出。

　　同学们，戴维发现电解法后短短44年，人类发现元素种类高达31种，变化惊人。那究竟什么是电解法？电解过程中用到的装置是怎样的？这种装置又是通过什么原理工作的呢？今天，让我们带着热情与智慧，一同探究这神奇的过程。

　　提到电解，就会想到前面学的原电池。原电池的发明，不仅极大改变人类生活方式，也给戴维发现新元素带来灵感。同学们，什么是原电池呢？

　　生：原电池从能量转变角度看，是将化学能转换为电能的装置。

　　师：很好。比如这套装置，通过自发的氧化还原反应，实现化学能到电能的转换。在这套装置中，锌失去电子变成锌离子，电子从锌板流向石墨板，负极由锌棒充当。负极锌失去电子变成锌离子，正极上氢离子得电子产生氢气。那么在这个原电池中，锌失去电子变成锌离子，我们有没有办法实现锌离子到锌单质的转变呢？

　　这其实是一种逆向思维的应用。原电池利用自发的氧化还原反应，让还原剂锌失去电子并对外提供电子。但反过来，锌离子得电子变成锌单质，这个过程很难自发完成。不过通过逆向思维分析可知，这种转换与原电池原理相反。从能量转换关系看，它是由电能转换为化学能，而这个过程少不了电源。在化学上，我们把电能转化为化学能的装置称为电解池。

　　比如这套装置，就可实现锌离子得电子到锌单质的转变。同学们仔细观察分析这套装置，研究构成电解池装置有哪些要素。

　　生：在电解质装置中，有外接电源、导线、电极，要形成闭合回路，还需要电解质溶液或者熔融态的电解质。

　　师：观察得很仔细。在电解池装置中，电极材料可以是同一种，也可以不同，这和原电池有区别。在原电池中，我们把电极称为正极和负极，负极失去电子，电子转移到正极，溶液中阳离子到正极得电子，形成闭合回路。而在电解池中，与电源负极相连的电极称为阴极，与电源正极相连的电极称为阳极。大家要注意这种电极名称的不同。

　　在电解池当中，电源就像一个巨大的电子压力板，源源不断把电子经过导线转移到阴极上，这样就能让溶液中得电子倾向能力比较强的微粒到阴极得电子，实现锌离子得电子到锌单质的转变。

　　过去，人们不知何为电子，更无法用得失电子原理解释单质形成。现在不同了，我们掌握诸多元素性质和化学原理，不再盲目实验与重复操作。比如初中学过水的电解，电解水可产生氢气和氧气，阴极产生氢气，阳极产生氧气。为什么阳极产生氧气，阴极产生氢气呢？今天我们从电解质本质分析产生这种气体的原因。

　　从微观粒子角度讲，水溶液中存在少量氢离子和氢氧根离子。无外在电源时，氢离子和氢氧根运动杂乱无章。一旦外接电源，由于电源中电子定向移动，导致阴极带上负电，溶液中氢离子移向阴极得电子产生氢气。要形成闭合回路，氢氧根就会移向阳极失电子产生氧气。所以阴极电极反应是水电离出的氢离子得电子产生氢气，发生还原反应；阳极是氢氧根失电子变成水和氧气，从化合价变化看，发生氧化反应。综合这两个反应，水当中氢离子、氢氧根离子定向移动，分别到阴极和阳极得失电子，完成电解。

　　所以，电解本质就是在直流电流作用下，电解质溶液中阴阳离子定向移动，分别到两个电极发生氧化还原反应，从而实现电能到化学能的转变。

　　我们知道水是极弱电解质，水电离产生的氢离子和氢氧根浓度小，直接电解水，产生氢气或氧气速度慢。初中化学提到，可向水中加其他物质提高导电性。同学们，添加什么物质能提高导电性呢？

　　生：可溶性盐。

　　师：很好。接下来我们探究哪些可溶性盐加入既能提高水的导电性，又不影响电极反应。同学们猜想结果时，要有科学的猜想方式，设计实验并动手验证，最后将猜想上升为理论，这就是一种行之有效的学习化学的方法。

　　首先，我们向水中加入氯化铜，把电解质溶液换成氯化铜溶液，电极仍用石墨棒。根据前面学习，分析这样的电极能否实现水的电解。从氯化铜溶液中可分析出，存在铜离子、氢离子以及阴离子氯离子和氢氧根离子。大家猜想一下，这样的电解质溶液在阴阳两极会得到哪些单质呢？

　　生：阴极上从阳离子移向阴极来看，可能产生铜或者氢气，阳极上会产生氯气或者氧气。

　　师：究竟是什么情况，我们通过实验验证。将氯化铜溶液倒入电解槽，连接好石墨电极和电源，接通直流电源观察现象。

　　一段时间后，我们看到右侧阳极石墨上有气泡产生，将湿润的碘化钾淀粉试纸放在阳极附近，试纸变蓝，说明放出的是氯气。取出阴极，可看到石墨上覆盖一层红色物质，是还原出的金属铜。这种使电流通过电解质溶液，在阴阳两极引起氧化还原反应的过程，叫做电解。

　　同学们，通过刚才视频观看，可看到两电极产生放电先后顺序。阳极产生氯气，用湿润的淀粉碘化钾试纸检验出来了，阴极直观看到析出铜单质，说明两种微粒在溶液中放电顺序有先后。从电极方程式看，一边产生铜，一边产生氯气，也就是说在水里面加入氯化铜，导电能力增强，但改变了电解产生的结果。

　　在这个过程中，我们从本质分析电解产生原理。在电解池阴极上，铜离子得电子发生还原反应，证实阳离子移向阴极的说法。同样，阴离子移向阳极失电子产生氯气，发生氧化反应。通过氧化还原反应发生，以及电解质溶液中阴阳离子定向移动，整套装置形成闭合回路。

　　刚才我们分析了在水的电解中加入氯化铜得不到氢气和氧气，那如果改成氯化钠呢？我们同样画出草图分析。如果提供的电解质溶液是氯化钠溶液，把阴极石墨棒换为铁棒，阳极仍是石墨棒，通过这套装置分析能否得到氢气和氧气呢？我们一起来看氯化钠溶液的电解。