李順利
【摘 要】電解質與非電解質概念看似簡單,但在學以致用中卻讓很多學生頭疼;結合教學內容設置及課堂教學操作中的問題,提出改進教學的建議。
【關鍵詞】高中化學 電解質 非電解質 自由移動 離子
中圖分類號:G4 文獻標識碼:A DOI:10.3969/j.issn.1672-0407.2014.12.148
高中化學中“電解質”這一考點在高中課程中占據重要位置;目前,絕大多數學生反映電解質概念難記、易混。為了提升教學質量,教師在教學過程中都會融入一些相關高考題來進行講解,加大了學生理解的難度,使部分學生電解質相關概念的學習又增添了難度;除此之外,傳統“一言堂”的教學方式仍然存在于電解質相關概念的教學中。雖然教師明白其弊端,但是教學中,由于種種因素的限制,教師仍然選擇此教學方法。
電解質相關概念較為抽象,它不是宏觀事物,而是微觀事物,采用傳統教學方式只能讓學生死記硬背,無法深刻理解。因此很多教師在教學中為了讓學生理解電解質不那么枯燥抽象,結合書中電解質的定義,用導電性實驗引出電解質與非電解質的概念,并用導電性實驗的結果來判斷電解質與非電解質,這使得“電解質和非電解質”與能否導電”混為一談;加之,教材上電解質的定義為“在水溶液或熔融狀態下電離而導電的化合物”。有的人素有望文生義的潛質,這種固有的特質有時甚至會導致頑固的思維定勢,像“物質的量”很容易理解為:“物質”的“量”,物質的質量等。與電解質、非電解質相關的概念中,還有“導電”“電離”、“通電”“電解”等,都少不了一個“電”字,因此學生在沒有理解相互關系時很容易將這些概念混淆或等同起來。
初學電解質部分,許多同學易得出錯誤的結論:“電解質溶液通電后生成自由移動的離子”、“某物質的水溶液能導電,該物質一定是電解質”。為什么每屆學生在學電解質時,大部分學生都會不約而同的得出這樣些錯誤的結論呢?如何幫助學生真正建立起電解質、非電解質的概念?又如何在教學中減少學生混亂的認知呢?
一、重新確立電解質定義
電解質與非電解質的本質區別是能否電離,所以有人就直接用電離來定義電解質與非電解質:能電離的化合物叫作電解質,不能電離的化合物叫作非電解質。這樣,電解質、非電解質的定義簡潔了,也突出了本質特征。突出事物的本質特征是好事。人們常說透過現象看本質,抓住本質就是抓住了事物的根本所在,萬變不離其宗。但這樣定義電解質和非電解質給學生們的是除了抽象還是抽象。學生們又會糾結于什么是電離?我們怎么知道它電不電離?加之,電離的概念在字面上會與導電產生無形的聯系,甚至有學生會認為電離的條件是通電,通電后電解質才能電離出離子。更有甚者以為通電后物質才會出現熔融狀態。在有些大學的無機化學或分析化學教材中已將“電離”改為“解離”或“離解”。漢語詞典對“離解”的解釋為:離子、原子、原子團或較簡單的分子,如鹽酸分解成氫離子和氯離子。碳酸氫鈉分解成碳酸鈉、水、二氧化碳。一般認為:解離是指化合物或分子溶劑中釋放出離子的過程。由此可見,“離解”比起我們現有的“電離”有更寬泛的范疇,而“解離”與“電離”在意義上基本相當,“電離”或“解離”可以看成是一種特殊的“離解”(離子化的離解,或分解成離子)。若用“解離”來定義電解質與非電解質就有:能解離的化合物叫電解質,不能解離的化合物叫非電解質。這樣在一定程度上避免學生把“電離”和通電聯系在一起。在此基礎上認識解離的條件:溶于水(酸、堿、鹽)或熔化狀態(堿和鹽)。解離的過程:產生能自由移動的離子,當外加電場(通電)的條件下自由離子發生定向移動而形成電流,導電,這樣就理清了相關概念之間的關系。結合書上的定義和前面的分析,把電解質定義改為:“在水溶液中或熔化狀態下自身解離出自由移動的離子而導電的化合物”且不是更好,把電解質的本質和性質特征都揉進定義。同時也避免了某物質的水溶能導電該物質一定是電解質的誤區。
二、重新定位導電性實驗
中學化學教材將導電性實驗默認為講解電解質的法寶,字里行間透露的是“能否導電”,導電與否成了“電解質與非電解質的唯一判據。而事實上,導電與否只是一個引子,引人思考溶液中是否存在自由移動的帶電微粒,是一個激起認知沖突的情景因素。基于此,借助多媒體手段使解離具體化、形象化。在做實驗時,最好做這樣一組對照實驗,低電壓下蒸餾水不導電,高電壓下蒸餾水能導電,講清楚緣由后。再在低壓下蒸餾水不導電的實驗中補充一個實驗步驟,加入一種電解質(如NaCl),燈泡亮了,說明氯化鈉自身在水分子作用下先解離出了鈉離子和氯離子,通電后自由移動的鈉離子、氯離子在電場的作用下定向移動而形成電流,體現為氯化鈉溶液能導電。排除“蒸餾水不能導電”錯誤觀點,同時順便講到水是電解質,也能自身解離出H+和OH-,只是當電壓低時,體現為幾乎不導電。講到這要點明電解質在沒有通入電流之前,離子的運動是雜亂無章的。在通入電流后,離子作定向的運動。
三、列舉與以下知識點相關的具體事例進行鞏固訓練
1.在受水分子作用或受熱熔化時,化合物本身直接解離出自由移動離子的化合物,才是電解質。
2.電解質導電是有條件的,即在水溶液里或熔化狀態下。離子化合物一般在這兩個條件下能導電,屬于共價化合物的電解質只能在水溶液里導電。能夠導電的不一定是電解質,例:氯化銀和硫酸鋇的水溶液都不導電,所以它們都不是電解質嗎?答:氯化銀和硫酸鋇的水溶液都不導電,是因為它們在水中的溶解度太小。然而溶解在水中的那部分是可以解離出離子的。電解質關鍵是看在一定條件下能否解離出陰、陽離子,導電只是一種判斷的方法。如果設法讓它們變成熔化狀態,氯化銀和硫酸鋇是可以導電的,因而它們是電解質。
3.電解質與電解質溶液要區分開,電解質是純凈物,電解質溶液是混合物。
4.電解質和導電沒有必然聯系,固體的電解質不導電是因為沒有解離出自由移動的離子。電解質溶液的導電能力受電解質溶液中離子濃度影響,離子濃度越大導電能力越強。離子濃度的大小受電解質的強弱和溶液濃度等決定,所以強電解質的水溶液導電能力不一定強。
隨著課程改革的不斷深入,中學化學教學的策略和方法,必將伴隨著學科特有的實踐性和實驗性,在課堂上傳遞著知識能量和應用價值。
參考文獻
[1]何自航.高中化學教科書實驗難度的國際比較[D].華東師范大學,2012.
[2]許海峰.高中化學中的電解質.中學生數理化,2004,(11).
[3]王瑾麗.反思性教學理念在課堂教學中的應用[J].教育理論與實踐.2011(27).