陳榮聰+王云生+張賢金

摘要：基于中學(xué)化學(xué)教師對(duì)2016年北京高考理綜第12題所述情境真實(shí)性的爭(zhēng)議，設(shè)計(jì)了驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。依據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，結(jié)合教學(xué)實(shí)踐分析，探討了該題四個(gè)選項(xiàng)的適切性和解答困難的原因。由此指出對(duì)高中電化學(xué)教學(xué)的啟示：注重引導(dǎo)學(xué)生正確理解掌握電化學(xué)基本原理；提高學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)情境中的現(xiàn)象作出正確解釋及推測(cè)的能力。

關(guān)鍵詞：北京高考；電化學(xué)試題；實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證；試題探析；教學(xué)啟示

文章編號(hào)：1005–6629（2017）4–0088–03 中圖分類號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

對(duì)2016年北京高考理綜第12題（選擇題）的命題和參考答案[1]，中學(xué)化學(xué)教師中存在一些爭(zhēng)議。例如，試題的問(wèn)題情境是否真實(shí)？四個(gè)選項(xiàng)，符合題意的是選項(xiàng)B還是選項(xiàng)D？試題的要求是否超出現(xiàn)行教材中電化學(xué)的教學(xué)要求？筆者按照試題所述的實(shí)驗(yàn)情境進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。從觀察到的現(xiàn)象做分析、探討，得到不少啟發(fā)，提出來(lái)和同行切磋。

1 高考原題

用石墨電極完成下列電解實(shí)驗(yàn)。

下列對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的解釋或推測(cè)不合理的是（ ）

D.根據(jù)實(shí)驗(yàn)一的原理，實(shí)驗(yàn)二中m處能析出銅

（參考答案：B）

2 實(shí)驗(yàn)裝置、操作和現(xiàn)象

筆者按試題提供的情境，進(jìn)行如表1所示實(shí)驗(yàn)（使用從干電池拆出的碳棒作為石墨電極）。

3 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析和結(jié)論

（1）依據(jù)實(shí)驗(yàn)1～3觀察到的現(xiàn)象，可以確定：題干描述的裝置和相應(yīng)現(xiàn)象，符合實(shí)際，題設(shè)的實(shí)驗(yàn)情境是真實(shí)的。

（2）實(shí)驗(yàn)2，氯水和pH試紙作用的現(xiàn)象說(shuō)明“b處變紅，局部褪色”，不能只用該處有Cl2析出來(lái)解釋，b處溶液的酸性主要是陽(yáng)極上有氫氧根離子放電，使氫離子濃度增大。因此，選項(xiàng)B對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的解釋是不合理的。

（5）實(shí)驗(yàn)3的現(xiàn)象④（石墨陽(yáng)極上的氣泡和石墨陰極析出暗紅色物質(zhì)的現(xiàn)象比銅珠的m、n處明顯；m處的現(xiàn)象比n處明顯）與各個(gè)串聯(lián)電池的兩個(gè)電極（石墨電極與溶液中銅珠兩側(cè)）的電勢(shì)差大小不同、溶液各部分中離子濃度的不同有關(guān)。

（6）石墨陽(yáng)極在電解酸、堿稀溶液時(shí)，有碳粉脫落。可能是碳棒的質(zhì)量不佳，由于電解時(shí)氧氣析出，雜質(zhì)氧化使碳棒變得疏松。

4 試題解答困難的原因分析

考生和一些教師在解答或分析試題中發(fā)生的困惑或錯(cuò)誤主要有：

（1）部分考生不理解試題設(shè)置的陌生實(shí)驗(yàn)情境，不明白在電解液中放置的細(xì)鐵絲、銅珠起什么作用。不知道電解池的電解液中存在電位差，置于電解液中的導(dǎo)體（如細(xì)鐵絲cd）有一定的電勢(shì)，它的兩端與對(duì)應(yīng)的石墨電極由于存在電位差，也可以構(gòu)成電解池。

（2）部分教師和考生，機(jī)械地按工業(yè)上電解飽和食鹽水的原理判定Cl-比OH-更容易在陽(yáng)極放電，判定是Cl-放電產(chǎn)生Cl2，Cl2與水反應(yīng)生成的鹽酸和次氯酸引起“b處變紅，局部褪色”，認(rèn)為B項(xiàng)合理。工業(yè)上電解飽和食鹽水是在特定條件下（如電解過(guò)程持續(xù)加入飽和食鹽水，使電解池中維持較高的食鹽濃度）進(jìn)行的，因而Cl-放電先于OH-。按Cl-、OH-的電極電位高低順序，OH-放電優(yōu)先于Cl-。筆者在實(shí)驗(yàn)中雖然是用飽和食鹽水潤(rùn)濕試紙，但試紙上Cl-的濃度并不高，在陽(yáng)極上，OH-放電仍然是主要的。

（3）部分考生以為試題圖中所標(biāo)示的“m”、“n”是分別指兩個(gè)銅珠，他們沒(méi)有意識(shí)到每個(gè)銅珠的兩側(cè)會(huì)成為不同電解池中的極性不同的電極。這部分考生沒(méi)有真正理解實(shí)驗(yàn)一的原理，認(rèn)為實(shí)驗(yàn)二中靠近石墨陽(yáng)極的銅珠（“n”）是陰極，靠近石墨陰極的銅珠（“m”）是陽(yáng)極。錯(cuò)誤地判定銅珠（“m”）會(huì)發(fā)生氧化反應(yīng)而溶解，不可能在m處析出銅，判定選項(xiàng)D的預(yù)測(cè)是錯(cuò)誤的。

考生的上述困惑或錯(cuò)誤，說(shuō)明他們對(duì)電化學(xué)反應(yīng)的認(rèn)識(shí)比較膚淺，停留在感性認(rèn)識(shí)的水平上，沒(méi)有形成規(guī)律性的認(rèn)識(shí)，沒(méi)有理解問(wèn)題的本質(zhì)。他們只記得結(jié)論（電解池的兩極，極性不同，分別發(fā)生氧化、還原反應(yīng)），不理解結(jié)論是怎么形成的，對(duì)于電解池中所發(fā)生的變化的因果關(guān)系缺乏認(rèn)識(shí)。因此，面對(duì)比較復(fù)雜或陌生情境下的新問(wèn)題，就難以應(yīng)對(duì)，產(chǎn)生困惑或錯(cuò)誤。

5 試題對(duì)高中電化學(xué)教學(xué)的啟示

試題讓考生面對(duì)比較復(fù)雜且陌生的情境，考查他們是否真正理解掌握電化學(xué)基本原理，是否具備在新實(shí)驗(yàn)情境中運(yùn)用所學(xué)知識(shí)對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象作出正確解釋或推測(cè)的能力。試題著眼于考察考生運(yùn)用所學(xué)原理知識(shí)，理解、分析、解決問(wèn)題的能力，測(cè)試考生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)發(fā)展的水平[2，3]。應(yīng)該說(shuō)是一道不錯(cuò)的試題。分析考生解答過(guò)程所暴露的問(wèn)題，反思、改進(jìn)化學(xué)教學(xué)，應(yīng)該是我們分析這道試題的主要目的。

5.1 引導(dǎo)學(xué)生真正理解掌握電化學(xué)基本原理

從考生對(duì)“電位差”“放電能力”理解的缺失，足以反映出教學(xué)中部分教師沒(méi)有引導(dǎo)學(xué)生深入理解概念，過(guò)于強(qiáng)調(diào)歸納總結(jié)、形成記憶的規(guī)律性知識(shí)。學(xué)生缺乏探查規(guī)律形成的本質(zhì)原因的習(xí)慣，面對(duì)新情境下的問(wèn)題，當(dāng)然談不上有較高的邏輯思維能力和分析推理能力。例如，原電池的構(gòu)成條件，要有“兩個(gè)活潑性不同的電極”——面對(duì)燃料電池以兩個(gè)相同的碳棒為電極時(shí)，教師就難以自圓其說(shuō)，匆忙應(yīng)對(duì)；要有“自發(fā)的氧化還原反應(yīng)”——面對(duì)濃差電池、溫差電池時(shí)，更是無(wú)言以對(duì)。電解池中，“放電順序”的過(guò)分強(qiáng)調(diào)，面對(duì)該試題情境下，b處同時(shí)有Cl-和OH-放電，考生又難以應(yīng)對(duì)；電解氯化亞鐵溶液實(shí)驗(yàn)，F(xiàn)e2+在陽(yáng)極上放電，如果沒(méi)有理解陰、陽(yáng)離子在電極周圍的聚集和離子的定向遷移關(guān)系，考生更是百思不得其解。因此，在教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生深入理解基本原理，透過(guò)現(xiàn)象看本質(zhì)，是極其重要的。

5.2 提高學(xué)生新實(shí)驗(yàn)情境中對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象作出正確解釋或推測(cè)的能力

“紙上實(shí)驗(yàn)”或淺嘗輒止的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，學(xué)生只能停留在理論和想象實(shí)驗(yàn)的層面，或者停留在記憶的層面，對(duì)操作、原理和現(xiàn)象不夠敏感。面對(duì)新情境，更無(wú)法運(yùn)用所學(xué)知識(shí)對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象作出正確解釋或推測(cè)。電化學(xué)實(shí)驗(yàn)多、裝置簡(jiǎn)單、操作容易、現(xiàn)象明顯，適合于學(xué)生實(shí)驗(yàn)。典型的電化學(xué)實(shí)驗(yàn)，不僅能夠培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力，還可以讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中從不同的角度體驗(yàn)?zāi)芰哭D(zhuǎn)化、物質(zhì)轉(zhuǎn)化（包括電子的轉(zhuǎn)移和利用）及電化學(xué)的應(yīng)用價(jià)值[4]等。如鋅-銅-稀硫酸電池實(shí)驗(yàn)，透過(guò)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，探析實(shí)驗(yàn)的原理和微觀本質(zhì)，體驗(yàn)化學(xué)能、熱能到電能的轉(zhuǎn)化、鹽橋的價(jià)值和電流的利用率、從單液電池、雙液電池到含“膜”電池發(fā)展的意義等；如電解氯化銅溶液、電解硫酸鈉溶液實(shí)驗(yàn)，通過(guò)分析U型管中溶液顏色變化，探查陰、陽(yáng)離子在電極周圍的聚集和離子的定向遷移的關(guān)系；電解飽和食鹽水實(shí)驗(yàn)，探查“膜”的意義及離子放電順序的本質(zhì)等。

參考文獻(xiàn)：

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[4]陳榮聰.基于問(wèn)題構(gòu)建的高三化學(xué)整體教學(xué)策略——以高三總復(fù)習(xí)電化學(xué)為例[J].福建基礎(chǔ)教育研究，2015，（11）：74～76.