邢瑞敏　劉真真　許英　范艷花　劉山虎

摘要：理清電解質(zhì)和電離的概念是中學(xué)化學(xué)教學(xué)中的重難點(diǎn)之一。結(jié)合電離學(xué)說這一史料，圍繞“電解質(zhì)導(dǎo)電的實(shí)質(zhì)”和“電解質(zhì)電離的能量來源”這兩個(gè)核心內(nèi)容，突破電解質(zhì)及其電離的教學(xué)難點(diǎn)，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)電解質(zhì)定義的深度理解，掌握電解質(zhì)導(dǎo)電的實(shí)質(zhì)，理解電解質(zhì)電離的驅(qū)動(dòng)能量。

關(guān)鍵詞：電解質(zhì);導(dǎo)電實(shí)質(zhì);能量

文章編號(hào)：1008-0546（ 2019）08-0021-02

中圖分類號(hào)：G633.8

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

doi： 10.3969/j .issn.1008-0546.2019.08.006

電解質(zhì)及其電離是人教版高中《化學(xué)必修l》（以下簡稱教材）第二章第二節(jié)的內(nèi)容，在高中化學(xué)教學(xué)中占據(jù)重要地位，起著承上啟下的作用。在教學(xué)過程中我們發(fā)現(xiàn)學(xué)生不能很好地理解電解質(zhì)概念和電離的過程，通過調(diào)研開封市杞縣三所高中2018年秋季學(xué)期高一期中考試580份試卷發(fā)現(xiàn)，這一內(nèi)容所涉及到的題目得分率約11%。經(jīng)過分析試卷以及對(duì)學(xué)生、一線教師的訪談，發(fā)現(xiàn)學(xué)生在學(xué)習(xí)上存在以下易錯(cuò)內(nèi)容：（1）電解質(zhì)、非電解質(zhì)的判斷;（2）電解質(zhì)的電離是否需要通電;（3）電解質(zhì)是否一定能導(dǎo)電、非電解質(zhì)是否一定不導(dǎo)電、在水溶液中能導(dǎo)電的物質(zhì)是否一定是電解質(zhì)。

一、重現(xiàn)史料，探尋難點(diǎn)

1799年意大利物理學(xué)家伏打（Alessandro，V.1745-1827）發(fā)明電池以后，英國化學(xué)家尼柯爾森（ Nic- holson.W. 1753-1815）和卡里斯?fàn)枺–arlisle，A.1768-1840）最先發(fā)現(xiàn)溶液具有導(dǎo)電性[1]。英國化學(xué)家法拉第（ Faraday，M.1791-1867）將分解前的物質(zhì)稱為電解質(zhì)，并根據(jù)通電使其分解的現(xiàn)象提出了陰陽離子的概念[2]。英國化學(xué)家威廉遜（ Willianson，A.W.1824-1904）和德國化學(xué)家克勞胥斯（Clausius，R.JE.1822-1888）則認(rèn)為，電解質(zhì)分子與其形成的陰陽離子之間存在著動(dòng)態(tài)平衡，在常溫下溶液中的分子不可能大量地離解[3]。最后瑞典物理化學(xué)家阿倫尼烏斯（ Arrhenius，A.1859-1927）通過氨的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)這種物質(zhì)在氣體狀態(tài)時(shí)是不導(dǎo)電的，而它的水溶液卻是導(dǎo)體，溶液越稀，導(dǎo)電性越好[4]，于1883年5月得出結(jié)論：溶液稀釋時(shí)，導(dǎo)電性增加的原因是水而不是由于通電，提出了電離學(xué)說。

科學(xué)概念形成的突破點(diǎn)、轉(zhuǎn)折點(diǎn)往往是中學(xué)教學(xué)過程中的重難點(diǎn)。結(jié)合法拉第的觀點(diǎn)以及學(xué)生的易錯(cuò)點(diǎn)，我們發(fā)現(xiàn)電解質(zhì)導(dǎo)電的條件是一個(gè)教學(xué)重點(diǎn)，由于電解質(zhì)導(dǎo)電的微觀現(xiàn)象比較抽象，所以講解電解質(zhì)導(dǎo)電的實(shí)質(zhì)便成為本節(jié)課的教學(xué)難點(diǎn)。威廉遜、克勞胥斯提出了電解質(zhì)分子與其形成的陰陽離子之間存在著動(dòng)態(tài)平衡且沒有驗(yàn)證，原因在于他們對(duì)電解質(zhì)電離的驅(qū)動(dòng)能量不清楚;阿倫尼烏斯的理論最初沒有得到大家的認(rèn)可，是因?yàn)閷?dǎo)電使電解質(zhì)電離的思想觀念還未扭轉(zhuǎn)，那么電離的能量來源又成為教學(xué)的另一個(gè)難點(diǎn)。

經(jīng)過分析，我們發(fā)現(xiàn)電解質(zhì)及其電離的教學(xué)難點(diǎn)有兩個(gè)方面：一是電解質(zhì)導(dǎo)電的實(shí)質(zhì);二是電解質(zhì)電離的驅(qū)動(dòng)能量。我們根據(jù)存在的問題，從化學(xué)史料出發(fā)，重構(gòu)化學(xué)課堂，幫助學(xué)生理解電解質(zhì)和非電解質(zhì)的相關(guān)知識(shí)，掌握科學(xué)方法，提升學(xué)科素養(yǎng)。

二、立足史料，突破難點(diǎn)

1.難點(diǎn)一：電解質(zhì)導(dǎo)電的實(shí)質(zhì)

設(shè)計(jì)思路及意圖：

本設(shè)計(jì)不加外接電源，通過觀察電流表指針的偏轉(zhuǎn)判斷物質(zhì)是否導(dǎo)電。不僅驗(yàn)證了法拉第的觀點(diǎn)，而且從宏觀角度使學(xué)生理解電解質(zhì)電離的條件。探究引起NaCl溶液或者熔融狀態(tài)下的NaCl（以下簡稱）NaCl溶液/熔融）導(dǎo)電的物質(zhì)是水？或NaCl固體？或NaCl溶液/熔融？從微觀角度理解電解質(zhì)導(dǎo)電是因?yàn)橛凶杂梢苿?dòng)的離子，并與S02在水溶液中導(dǎo)電行為進(jìn)行比較，使學(xué)生清楚電解質(zhì)導(dǎo)電的實(shí)質(zhì)，提升“宏微結(jié)合”的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

教學(xué)過程：

【環(huán)節(jié)一】電解質(zhì)的研究始于法拉第，命名起源于法拉第錯(cuò)誤地認(rèn)為電解質(zhì)是一種能被電流分解的物質(zhì)，他把電解以前被分解的物質(zhì)稱為電解質(zhì)。隨著科學(xué)家的進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)：通電以前電解質(zhì)在水溶液中已經(jīng)解離了，電離不需要電流。但是由于歷史的原因，電解質(zhì)這個(gè)名字卻被保留了下來。電解質(zhì)是否真如字面意思一樣，是一種通電分解的物質(zhì)，我們采用小組實(shí)驗(yàn)探究一下。實(shí)驗(yàn)記錄結(jié)果見表1。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)可以得出：2中的電流表發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，說明通電不是電解質(zhì)電離的必要條件。所以法拉第做出了錯(cuò)誤的解釋。那么電解質(zhì)導(dǎo)電的微觀世界到底是怎樣的呢？

【環(huán)節(jié)二】猜測引起NaCl溶液導(dǎo)電的物質(zhì)可能是NaCl固體本身、可能是NaCl溶液/熔融產(chǎn)生新粒子、可能是H20。運(yùn)用圖l實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行小組實(shí)驗(yàn)，電流表量程選用0-0.6A，結(jié)果記錄見表2。

通過實(shí)驗(yàn)我們發(fā)現(xiàn)，NaCl溶液/熔融能夠?qū)щ姡琋aCl溶液/熔融導(dǎo)電是因?yàn)橛凶杂梢苿?dòng)的離子。

【環(huán)節(jié)三】NaCl溶液能夠?qū)щ娛且驗(yàn)槁然c本身含有鈉離子和氯離子，S02能導(dǎo)電是因?yàn)樗c水反應(yīng)產(chǎn)生了H2S03，H2S03電離出了自由移動(dòng)的離子，使得溶液能夠?qū)щ?，并不是S02自身電離出來的離子使溶液能夠?qū)щ?，引?dǎo)學(xué)生回答判斷電解質(zhì)和非電解質(zhì)時(shí)，還要看是否為自身電離。

【小結(jié)】電解質(zhì)導(dǎo)電的實(shí)質(zhì)是其在水溶液或者熔融狀態(tài)下自身解離出自由移動(dòng)的離子。

2.難點(diǎn)二：電解質(zhì)電離的能量來源

設(shè)計(jì)思路及意圖：

電解質(zhì)（以氯化鈉為例）電離是什么驅(qū)使的呢？本設(shè)計(jì)從H20是極性分子，氧原子上聚集著負(fù)電荷，氫原子上聚集著正電荷角度出發(fā)，引出電解質(zhì)在水溶液中電離的驅(qū)動(dòng)力是水的靜電引力，進(jìn)而大膽猜測熔融狀態(tài)下電離的驅(qū)動(dòng)力。

教學(xué)過程：

【環(huán)節(jié)一】阿倫尼烏斯的觀點(diǎn)沒有很快得到大家的認(rèn)可，是因?yàn)橥娛闺娊赓|(zhì)分解的思想觀念還未扭轉(zhuǎn)，更不知道電解質(zhì)借助什么來破壞其內(nèi)部強(qiáng)烈的相互作用力。結(jié)合圖2分析，水分子是一個(gè)極性分子，不斷撞擊氯化鈉晶體表面，水分子中氧原子上聚集著負(fù)電荷容易與鈉離子結(jié)合形成水合鈉離子、氫原子上聚集著正電荷容易與氯離子結(jié)合形成水合氯離子，使學(xué)生明白在水溶液中電解質(zhì)電離出來陰陽離子的關(guān)鍵在于水的靜電引力。

【環(huán)節(jié)二】NaCl由固態(tài)變?yōu)槿廴诘囊簯B(tài)的過程中，被束縛著的鈉離子和氯離子在加熱提供的熱能的作用下掙脫束縛，變成自由移動(dòng)的鈉離子和氯離子而能夠?qū)щ姟?/p>

【小結(jié)】電解質(zhì)電離的能量來源是水溶液提供的靜電引力或加熱提供的熱能。

三、突破難點(diǎn)，加強(qiáng)對(duì)電解質(zhì)、非電解質(zhì)定義的理解深度

無論是2002年人教版教材還是2007年新版人教版教材，電解質(zhì)的概念是一致的。教材中給出的電解質(zhì)概念關(guān)鍵詞突出——“水溶液”“熔融狀態(tài)”“導(dǎo)電”“化合物”。經(jīng)過上面的分析，我們可以嘗試對(duì)電解質(zhì)的定義做一個(gè)補(bǔ)充。電解質(zhì)：在水溶液或熔融狀態(tài)下自身解離出自由移動(dòng)的陰陽離子而導(dǎo)電的化合物。非電解質(zhì)：在水溶液和熔融狀態(tài)下不能自身解離出自由移動(dòng)的陰陽離子而不能導(dǎo)電的化合物。在定義中增加了兩個(gè)關(guān)鍵詞——“自身電離”“自由移動(dòng)”。

描述電解質(zhì)導(dǎo)電的微觀現(xiàn)象，有利于學(xué)生對(duì)電解質(zhì)、非電解質(zhì)相關(guān)內(nèi)容作出正確的判斷，“自由移動(dòng)”這一微觀描述對(duì)判斷電解質(zhì)非電解質(zhì)能否導(dǎo)電提供依據(jù)。例如：氯化鉀溶液中鉀離子和氯離子能自由移動(dòng)能導(dǎo)電，氯化鉀固體中鉀離子和氯離子不能自由移動(dòng)不能導(dǎo)電?！白陨斫怆x”這一微觀描述為判斷二氧化硫、氨氣、二氧化碳、蔗糖等這類分子化合物是不是電解質(zhì)提供依據(jù)。例如：蔗糖自身不能解離所以是非電解質(zhì)。

四、總結(jié)與思考

通過對(duì)電離學(xué)說發(fā)展史的梳理，學(xué)生不僅清晰地認(rèn)識(shí)電解質(zhì)的概念、掌握電解質(zhì)導(dǎo)電的實(shí)質(zhì)、明白電解質(zhì)電離的驅(qū)動(dòng)能量，也感受到科學(xué)概念發(fā)展過程中科學(xué)家們不斷完善的艱辛。因此，在教學(xué)過程中，合理引入化學(xué)史是十分必要的，不但可以把難點(diǎn)講得通透，而且可以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究精神。

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