基于化學史的“電離”概念教學

摘 要：在化學重要概念“電離”的教學中，引入電離這個概念的化學史，使學生能夠從化學家們為之探索的批判精神，以及電離概念的前世今生，促進知識更好地生長。

關鍵詞：化學史；概念；電離；概念教學

化學史教育是指在化學教學中根據具體情況適當地穿插化學史進行的一種教學活動。化學史是人們長期以來應用化學知識認識世界、改造世界的重要反映。

“電離”安排在蘇教版必修1專題1出現，這部分內容要求學生有一定的抽象思維能力和想象能力。初中課本上已經出現了“電離”術語，如果按照高一課本的呈現方式，直接告訴學生概念。沒有體現概念學習的形成過程，也沒有概念的獲得，作為概念學習的主體無法進行概念的主動建構，只能死記硬背。

[設計思路]

[化學史引入]1833年，法拉第運用“伏打電池”研究電流產生的化學效應，在研究溶液的導電性時發現了很多重要現象：例如在寒冬季節，當電極上結了一層冰墨時，電流就停止了，表明水是非導體；某些物質，比如PbCl2，在固體時是不導電的，在熔融狀態下則是導體；在伏打電池中，以Cu-Pt或Fe-Pt為極板時，極板間不一定必須有水，當把它們浸入熔融的KNO3、Na2SO4、PbCl2、BiCl3中時同樣可以產生電流。1834年，法拉第提出：“只有在通電的條件下，電解質才會分解為帶電的離子。”他把這個過程叫“電離”。

阿累尼烏斯在研究電解質溶液的導電性時發現，氣態的氨是根本不導電的，但氨的水溶液卻能導電，而且溶液越稀導電性越好。

“濃溶液和稀溶液之間的差別是什么？”“純凈的水不導電，純凈的固體食鹽也不導電，把食鹽溶解到水里，鹽水就導電了。水在這里起了什么作用？”“是不是食鹽（化學名稱是氯化鈉）溶解在水里就電離成為氯離子和鈉離子了呢？”這是一個非常大膽的設想。

在1884年，他提出：當鹽溶解在水中時，便自動地、部分地離解為構成組分的正離子和負離子，而不是像法拉第等認為的只有在電流通過的時刻才發生離解。他這種見解的論證依據是一些實驗事實：電解質較之不能導電的有機物質能導致溶液具有更高的凝固點降低值、沸點升高值及滲透壓等。

【學生活動】在多維度認識“電離”的基礎上，請學生根據自己的理解表述“電離”的概念。

【教師演示實驗】熔融KNO3導電。

【學生分組實驗】化學藥品：NaCl固體、蒸餾水。儀器：小燈泡、電池、開關、導線、碳棒若干、小燒杯。

操作：1. 如圖組裝好儀器。2. 往燒杯中加入適量NaCl固體直至覆蓋碳棒。3. 合上開關，觀察小燈泡是否變亮。4. 往燒杯中緩慢加入蒸餾水，觀察小燈泡。

【師】宏觀上燈泡變亮，說明了什么問題？

【生】溶液中，產生了自由移動的離子。

【師】這些自由移動的離子是怎樣產生的？根據自己的理解畫出微觀過程。

【師】請你根據自己的理解，用自己的語言定義“電離”。

【生】在水溶液或熔融狀態下，電解質離解成自由移動的離子的過程。或：在水溶液或熔融狀態下，產生自由移動的離子的過程。

[說明]高一課本提出“電離”概念的目的是引出“電解質”“非電解質”“電離方程式”，以及為后續學習溶液中的離子反應做鋪墊。現在，理解了“電離”的本質，其他的相關概念是水到渠成。同時，繼續運用宏觀的直觀現象和微觀模型的聯系，認識非電解質在溶液中的微粒存在狀態。這樣從“電離”到電解質、非電解質、電離方程式一系列概念都被串成了一個思維框架，也在原先“電離”的概念上進一步認識。

【師】是不是所有物質都能電離？

【生】不是，在阿累尼烏斯的材料中，氨氣不導電……

【學生分組實驗】把剛才裝置的小燒杯換掉，藥品分別換成蔗糖、酒精、鹽酸、NaOH，重新實驗。

【學生分組交流現象】小燈泡亮的：鹽酸、NaOH、NaCl、KNO3。小燈泡沒亮：蔗糖、酒精。

【師】我們以蔗糖為例，從微觀模型來認識蔗糖溶液中的微粒形態。

【師】根據你的理解，談談法拉第概念中的“電解質”。

【生】在水溶液或熔融狀態下，能離解成自由移動離子的物質（微觀）。或：在水溶液或熔融狀態下，導電的物質（宏觀）。

【師】1. 物質的分類告訴我們，物質純凈物分為單質和化合物，單質能不能離解？所以，我們如何完善這個概念？2. 同理，如何定義“非電解質”？3. 電解質、非電解質通常包括哪些物質？

【生】1. 電解質：在水溶液或熔融狀態下，能離解成自由移動離子的化合物（微觀）。

或：在水溶液或熔融狀態下，導電的化合物（宏觀）。

2. 非電解質：在水溶液和熔融狀態下，都不能離解成自由移動離子（以分子的形態存在）的化合物（微觀）。

或：在水溶液和熔融狀態下，都不導電的化合物（宏觀）。

3. 電解質：酸、堿、鹽；非電解質：氨氣、有機物。

【師】如何用適當的化學用語表示NaCl、HCl、NaOH電解質的電離過程？

【生】NaClNa++Cl-……（電離方程式）

【師】有了電離概念為基礎，你能不能從理論上推導硫酸、硝酸在溶液中的微粒存在，用電離方程式表示？KOH、Ba（OH）2？KCl、KNO3？

【生】略

【師】通過今天的學習，從電離角度，你怎樣認識酸、堿、鹽？

【生】酸：在水溶液中，電離出的陽離子全是氫離子。

堿：在水溶液中，電離出的陰離子全是氫氧根離子。

鹽：在水溶液中，電離出的陽離子是金屬陽離子（或NH+4），陰離子是酸根離子。

作者簡介：

卞海燕，江蘇省常州市，溧陽市光華高級中學。endprint