格式塔视野下高考电化学知识复习策略

教育教学拉氪2011.11格式塔视野下高考电化学知识复习策略◎顺昌中学中化学电化学知识内容包括电解和原电池，是高中化学原理的重要组成部分，这部分知识也是学生在学习和复习过程中难掌握的知识。由于这两部分知识内容相近，很多化学名词相似、相近，原理又相反，学生学习时认识模糊，容易混淆。大多数学生在学习、复习这两部分知识时将其分开独立学习，单独总结出很多“规律”如用惰性电极进行电解时的电解规律有电解水型、电解电解质型（其中又分电解无氧酸活泼金属盐、无氧酸不活泼金属盐、含氧酸活泼金属盐、含氧酸不活泼金属盐等）、放出氢气生成碱型、放出氧气生成酸型等。原电池正负电极的判断方法总结出“由组成原电池两极的电极材料判断较活泼的金属作负极，较不活泼的金属或可导电的非金属（石墨等）作正极”等七、八条规律，还有许多电极反应规律，甚至还总结出一些“口诀”这些做法实际上是把完整的知识零碎化、复杂化，让学生要背的“规律”越学越多，越学越乱，让要学的化学知识僵化，不利于学生系统、完整、简约地掌握知识的核心本质规律，顿悟知识的形成。
格式塔学习理论认为思维是整体的、有意义的知觉，而不是联结起来的表象的简单集合，学习在于构成一种完形，是改变一个完形为另一完形，学习的过程不是尝试错误的过程，而是顿悟的过程，即结合当前整个情境对问题的突然解决。格式塔理论的完形法则是：距离相近的各部分趋于组成整体（即相近法则）；在某一方面相似的各部分趋于组成整体（即相似法则）；彼此相属、构成封闭实体的各部分趋于组成整体（即封闭法则）；具有对称、规则、平滑的简单图形特征的各部分趋于组成整体（即简单法则）。
格式塔顿悟学习的核心是要把握事物的本质，删除不重要的部分，只保留那些必要的组成部分，而不是无关的细节，从而达到视觉的简化。通过机械记忆学习得到的内容，只能被用于非常具体的情境中去，即应用于类似初学习时的情境中去，只有通过顿悟理解的内容才能成为学生知识技能的一部分，随时可用于任何情境中的类似的问题上去解决具体问题。
电解与原电池知识的很多内容相近、相似，在化学原理中能相对独立形成一个整体，应用格式塔学习理论来复习能取得很好的效果。复习时分为四个层次来学习。
，学会判断是电解池还是原电池。依据是否有外接电源，若有外接电源即为电解池，若无外接电源则为原电池。
第二，学会判断电极。若为原电池，首先找出氧化还原反应，失电子（电子流出）的一极为负极；得电子（电子流入）的一极为正极。若为电解池，则与电源负极相连的一极或得电子发生还原反应的一极为阴极；与电源正极相连的一极或失电子发生氧化反应的一极为阳极。不论是电解池还是原电池，阳离子都移向发生还原反应（得电子）的一极，阴离子都移向发生氧化反应（失电子）的一极。
第三，学会写电极反应和总电池反应方程式。对原电池来说，电极反应相当于将一个氧化还原反应拆分为两个半反应来写，若由电解质溶液组成的原电池，写电极反应时要掌握下列技巧，在水溶液中出现多出-2价氧元素时，在中性或碱性溶液中多氧的同侧加水，电极反应的另一侧加OH-，在酸性溶液中多氧的同侧H+，电极反应的另一侧加水。同理，出现+4价碳元素时，在碱性溶液中产物为碳酸根，在酸性溶液中产物为二氧化碳；出现+3价铝时，在碱性溶液中产物为-（或Al2-），在酸性溶液中产物为Al3+.写电极反应时按氧化还原反应的配平技巧配平即可。总电池反应方程式由正、负两极电极反应相加而得。如以甲烷为原料设计的燃料电池，电池的正负极判断为甲烷失电子是负极，氧气得电子是正极。若电解质溶液为碱性介质，电解质溶液为酸性介质，电极反应为：负极CH4+2H2O4CO2+ 2O2+8H++8e-?4H2O，总电池反应为：CH4+2O2=CO2+2H2O.在电解质溶液中阳离子移向正极（得电子一极），阴离子移向负极（失电子一极），在外电路中电子由负极流向正极。
对电解池来说，首先应判断在两电极发生反应的放电顺序，再写电极反应。阴极的放电顺序比较简单，除特别提示外，阳离子的放电顺序通常为金属活动性顺序的倒序。而阳极的放电顺序学生在学习过程中往往比较容易出错，主要是没有把阳极本身放电与溶液中的离子放电作为一个整体来学习，不能形成格式塔原理的完形。阳极的放电顺序应教学生学会除特别提示外，简约为首先电极（除惰性电极）放电，然后才是电解质溶液中的离子按S2-、I-、Br-、a-、OH-等的顺序放电。放电顺序判断正确后，按要求分别写出阴、阳两极的电极反应，（下转第122页）实践与技术福教勒2011.11在各设定温度下严格保温3min.（2号管内液体分为两半待用。）由实验结果可知：温度条件可影响酶的催化活性。不同种或不同来源的酶，其适温度不同；唾液淀粉酶的适温度为体温37.高温可使酶变性失活，低温则抑制其催化活性，但不能使酶变性。（若将2号管冰浴后剩余一半溶液重新放入37T水浴保温5min，酶的活性可恢复正常。）在本探究实验中，为使实验现象明显、实验结果和结论正确，在实验设计和操作过程中同样也涉及实验材料、检验试剂的选择、具体的操作细节问题。
本实验用酶及底物仍选择唾液淀粉酶与淀粉溶液，而不选择来源同样易得的过氧化氢酶??过氧化氢或a-淀粉酶，是因为过氧化氢对热不稳定，遇高温如90T即加速分解；a-淀粉酶则是由于其价格较高和农村中学购买不方便问题；选择采用唾液淀粉酶，是因为唾液来自人体随时可取，制备容易，学生通过亲历观察来自人体的淀粉酶，更能直接体验作为生物催化剂的酶的基本特性。检验试剂则选择班氏试剂；若用碘试剂检验，则必须在白瓷板中进行，且沸水浴高温的反应体系不能直接用碘试剂检验，而需放置冷却至室温后才可取样检验；若直接在试管中检验，无法清晰地辨别颜色的变化。
实验中各组淀粉和淀粉酶溶液首先应该分装于两支试管中，置于各设定温度的水浴中保温约5min，而后将两管溶液混匀，再继续保温3min.若将淀粉和淀粉酶溶液直接混合后，再置于设定温度水浴中保温，实验结果误差较大，可能导致不同的实验结论。
以高温沸水浴组实验为例：若将淀粉与唾液直接混合后再置于沸水浴中，则在逐渐升温的过程（从低温?适温度?高温）中，唾液淀粉酶在温度升高到酶失活的高温前，其酶促反应就已发生：淀粉被分解成还原糖，故加入班氏试剂检验，即会产生砖红色沉淀，由此实验假象而得到违背实验原理的结论。
实验异常现象的解析本实验结果用班氏试剂检验时，反应需在沸水浴中进行，2号管（冰浴）从理论上分析，在冰浴低温条件下酶的活性受到抑制，试管中不应产生砖红色沉淀，但在加入班氏试剂的沸水浴加热过程中，由于逐渐升温，酶活性可能部分恢复而导致后会出现少量砖红色沉淀。表面上看这是异常现象，但分析解释清楚，也就属正常现象。由此可引导学生得出结论，酶在低温条件下其活性暂时性被抑制，不是变性导致性失活；升温后酶的活性又可恢复。在探究实验过程中，能够通过发现实验异常现象，并应用相关理论知识分析解释之，也是一种训练和收获。
许多学校尤其是农村中学，由于条件限制，不能有效开展学生探究实验教学，只能以讲实验、背实验取而代之，这种现状必须改变。本文通过对有关生物催化剂??酶特性的探究实验进行设计和改进，使实验设计更严谨、科学；实验材料更经济易得；实验操作更简化便利和实验现象更直观明显；不断完善探究实验教学环节。引导学生主动参与探究过程，通过动手、动脑，培养创新精神、发展科学探究能力，提高生物科学素养。
（责任编辑：陈欣）（上接第98页）总电解池反应方程式由阴、阳两极电极反应相加而得。如用惰性电极电解硫酸铜溶液，溶液中有Cu2+、SO42-、H +、OH-等离子，在阴极是铜离子先放电，电极反应为2Cu2++ 4e-?2Cu，在阳极是OH-先放电，电极反应为4OH-42H2O+O2T+4e-，阳极放电的OH-是由水电离而得到的，写总电解池反应方程式时将阴极、阳极和水的电离三个式子相加即得：2Cu2++2H2O电解2Cu+4H++O2个，在电解质溶液中阳离子移向阴极（得电子一极），阴离子移向阳极（失电子一极），电解后溶液呈酸性。若用纯铜（或粗铜）作阳极电解硫酸铜溶液，则阳极首先是铜（还有其他更活动金属）失电子，该电解池为电镀（或电解精炼铜）。
第四，相关计算。有关电化学的计算主要根据的原理是电子守恒，即在一个串联的电路中，不论是正、负极还是阴、阳极通过电子的物质的量是相同的。掌握电子守恒这一核心，加上有关物质的量的基本计算、根据化学方程式计算和溶液中的计算，就能很好地完成相关电化学的计算。
以2010年高考福建理综第11小题为例。铅蓄电池的工作不正确的是。
K闭合一段时间后，可单独作为原电池，d电极为正极该题考查的是学生对电解池、原电池等电化学知识的综合应用，要求学生要有较高的综合能力，按上述四个层次分析能快速的解决问题。首先，分析是什么池，该图中无外接电源，一定有一个原电池，从题给铅蓄电池的工作原理不难得出当闭合K时，丨为原电池，则丨丨为电解池。第二，判断电极，a极PbO2得电子为正极，b极Pb失电子为负极，则c与电池负极相连，c为阴极，d与电池正极相连，d为阳极。第三，写电极反应，a极：PbO2+四，由铅蓄电池的工作原理可知转移2mol电子时参加反应的硫酸为2mol，则当电路中转移0.2mol电子时，丨中消耗的H2SO4为0.2mol.不论是电解池还是原电池阴离子SO/-都向失电子的一极移动，即丨中移向b极，中移向d极。K闭合一段时间后的组成与K闭合前的丨相同，且电极材料d与a相同，c与b相同。本题答案：C.按这四个层次复习电化学知识能化繁为简，帮助学生在格式塔视野下系统、完整、简约的构建电化学原理知识体系，掌握解决电化学问题的核心方法，提高学生分析问题、解决问题的综合能力。
（责任编辑：张贤金）