正文 第十一章 兩種思維結合優化課堂教學過程(三)(2 / 3)

學生麵對這個問題,一開始容易做出肯定的回答,但在思考之後,很快就會推翻原來的結論。針對不同的情況,學生會提出以下一些方案:

①醋酸與氫氧化鈉反應;

②鹽酸與氫氧化鐵反應;

③硫酸與氫氧化鋇反應。

這時教師應對他們的這些方案大力肯定,因為他們提出的正是中和反應中的幾種特殊情況。至於這三個問題的分析,仍然按照前麵的步驟:先做實驗、思考、然後用現代教學媒體模擬演示反應過程,最後要求學生將具體的反應抽象為離子方程式。這樣,達到對離子反應認識的不斷深化。

剛才舉過的例子比較側重於有難電離物生成和有沉澱物生成,還可以給學生舉有氣體生成的例子。最後通過實驗,模擬演示,反複思考,讓學生自己試著總結離子反應發生的條件是什麼?學生會發現,與複分解反應的條件一樣,有氣體、沉澱、難電離物生成。而這三個過程的共性又是什麼呢?這個問題對學生來說比較困難,然而他們若仔細觀察了實驗,將實驗現象與模擬演示聯係起來的話,並不難發現:溶液中離子的濃度減小了。無論是生成氣體、沉澱,還是難電離物,都使得溶液中能自由移動的離子濃度降低了。

事實上,關於離子反應的概念從文字上看很簡單,但是它包含的內容很深刻。因此在將豐富的內涵循序漸進地傳遞給學生,幫助他們理解知識、掌握知識的同時,充分調動他們的思維,使得他們在平時的課堂教學中能夠逐漸將形象思維與抽象思維有機結合起來,才能使他們自覺地應用形象思維去思考問題。例如,可給出如下的思考題:

(1)和稀除檢驗外,還能檢驗哪些物質?不用行嗎?

(2)從離子反應的角度去解釋沉澱物都不溶解,說明沒有反應發生。為什麼?

要求學生通過實驗、想象、思考、討論,來完成這兩個思考題。實驗和想象都屬於方法,應用這些方法的目的是為了能夠做到直接思考,判斷答案。

二、關於鹽的水解

鹽的水解難度較大,內容抽象,很多學生學過之後還是感覺一片混亂,不明白水解是怎麼回事,什麼時候該考慮水解。這裏雖然有實驗輔助,但是實驗隻是一個宏觀的結果,學生仍然是知其然而不知其所以然,因此在這裏引人現代教學媒體輔助教學,也是非常必要的。

在設計這部分教學時,應安排4個實驗:檢測幾種鹽溶液的誶值。按照以前的印象,鹽

既然是酸堿中和的產物,似乎應該是中性的,但是實驗結果卻出乎意料之外,隻有和、504是顯中性的,分別顯酸性和堿性。這是為什麼呢?這些溶液中哪來的——呢?學生可能會想到:水電離產生的。若讓他們進一步解釋,他們也說不清楚。這時讓我們借助現代教學媒體,看看在這些溶液中都發生了哪些變化?

以醋酸鈉為例。計算機模擬顯示出一小塊醋酸鈉晶體;小燒杯中的水分子在做無規則的運動。當把醋酸鈉晶體放入水中後,首先我們會看到,醋酸鈉在水分子的作用下發生電離,產生了自由移動的鈉離子和醋酸根離子;然後在這些離子與水分子的碰撞中,少數醋酸根離子結合了水分子中的氫離子,形成了醋酸,於是水中就產生了、從動畫中可以看出,這是比較特殊的情況,而且還有個別的醋酸根離子結合氫離子生成醋酸後,又與——中和得到醋酸根離子和水。於是學生明白了,雖然醋酸是弱酸,但它的電離程度還是比水大,因此隻能有少量的醋酸181根離子去破壞水的電離,產生醋酸和氫氧根離子,這個過程是微弱的、可逆的,是中和反應的逆反應。但即使是這樣微弱的過程,也可以使溶液表現一定的酸、堿性。

接下來,讓學生自己先想象在氯化銨的溶液中發生了怎樣的過程,才能使溶液顯酸性。然後演示這個過程,這時學生會看到銨根離子在溶液中跟水中的氫氧根結合成一水合氨分子,使得溶液中產生了少量氫離子,所以溶液顯酸性。

通過這兩個具體、形象的例子,學生逐漸認識到水解的實質,即鹽溶液中的離子跟水電離出來的氫離子或氫氧根離子結合,得到了相應的弱酸或弱堿,使得溶液表現出一定的酸堿性。換一個角度看,鹽的水解就是對水的電離平衡的另一種影響。酸和堿抑製水的電離,而能水解的鹽則促進水的電離,這就是水解。

為了深化學生對水解概念的理解,可以提出以下幾個問題讓學生討論:

(1)什麼樣的鹽能水解?

(1)鹽溶液水解後的酸堿性由什麼而定?

鹽溶液水解後的酸堿性強弱由什麼決定?這三個問題涉及水解的實質,可以加深學生對水解的理解。了解到水解是一個比較微弱的過程後,學生就不會處處都去考慮水解,而隻是把它作為一個比較次要的因素,在沒有其他因素可考慮的時候,才會想到它。

三、關於原電池和電解池的原理

電化學的內容在高中階段隻做最基本的介紹,隻是從能量轉化的角度出發,介紹兩種最基本的裝置及其原理。即便如此,許多學生一直到高中畢業,對於原電池和電解池究竟是怎樣工作的還是糊裏糊塗。這裏存在的問題其實與鹽類水解中的問題大同小異,都是由於對宏觀的認識比較膚淺,對微觀的認識又缺乏感性、直觀的理解,造成了認識上的混淆。

我們首先介紹原電池。最簡易的原電池的裝置就是由鋅片、銅片、導線和稀硫酸組成的。我們先從實驗開始,實驗可分為如下幾步來觀察:

將銅片和鋅片分別放入稀硫酸中,觀察現象;⑵用導線將銅片和鋅片連接起來,觀察現象;

在銅片和鋅片之間串聯一個靈敏電流計,觀察現象。通過實驗學生發現,當鋅片和銅片分別插人稀硫酸中時,鋅片上開始冒氣泡,而銅片上卻沒有,這是符合學生過去學過的知識的:鋅是氫前金屬,與硫酸反應出氫氣;而銅是氫後金屬,不與硫酸反應。但是當把這兩者用導線連接起來之後,現象就不同了。這時我們看到,鋅片繼續溶解,但它的表麵不再產生氣體,

而銅片的表麵開始冒氣泡。這是怎麼回事?在這個導線中再串聯一個電流計後,我們發現電流計的指針發生了偏轉。把這三個現象結合在一起來分析這個過程,可提出以下問題:⑴電流計的指針發生偏轉,說明什麼?(2)從反應現象判斷,在這個裝置中電子的定向移動方向是什麼?

為什麼鋅片上不產生氫氣,反而是銅片上產生氫氣?學生經過思考,可以說出:電流計指針偏轉是因為有電流產生,而電流的產生是由於電子的定向移動造成的;從反應現象來判斷,由於鋅片在不斷地溶解,因此在這個過程中,鋅片應是電子流出極,而銅片上有氫氣產生,在這個體係中,氫氣一定是氫離子得電子產生的。因此惟一可能的解釋就是:鋅片失電子後,電子都順著導線流到了銅片的表麵,氫離子在銅片的表麵得電子,轉化為氫氣放出。這是根據我們的思考、分析推出的結論,實際上是不是這樣呢?老師可再次借助現代教學媒體手段,看看在溶液中這些微粒之間到底是怎樣相互作用的。

稀硫酸溶液中,分別加入鋅片和銅片,銅片與稀硫酸不反應,而鋅片開始逐漸溶解,在鋅片的周圍產生了很多的鋅離子,而氫離子在鋅片的表麵得到電子,生成氫原子,而氫原子在鋅片的表麵兩兩結合,放出氫氣;當用導線連接後,電子開始順著鋅片流向導線,又沿著導線流到銅片。因此,在溶液中的鋅片開始帶部分正電,而銅片由於電子的濃度較大,帶上了部分負電,使得溶液中無規則運動的氫離子都向著銅片移動,在銅片的表麵得電子,形成氫原子、氫分子,放出一個一個的小氣泡。反應不斷地進行,電子就源源不斷地從梓片流到銅片,在導線中就產生了持續的電流。最後,在兩個電極間能夠產生一定的電勢差,溶液中的鋅離子也都移動到銅片的表麵,這是由於異性相吸的道理。

老師在講述原電池的工作原理並把這個問題討論清楚後,可以讓學生思考,構成原電池的條件是什麼?

在原電池裝置中,從能量的角度看,通過發生化學反應而產生了電能,那就要求反應中必須要有電子轉移才可能形成電子的定向流動。學生根據銅、鋅原電池的原理考慮,應有兩個活潑性不同的金屬作為電極,應有一種電解質溶液可以與較活潑的金屬起反應,還應該用導線把兩極連接。這是根據實驗結果和理論分析得出來的結論,也是對前麵知識的應用。然後給出幾個具體的實例,練習判斷能否構成原電池。

還可以再讓學生對比,原電池的電極反應與一般的氧化還原反應有什麼不同?學生可以非常直觀地發現,在原電池中氧化反應和還原反應分別發生在不同的電極上,而一般的氧化還原反應,氧化反應和還原反應是在一起發生的。