張偉隨筆277：電解質和非電解質課堂實錄與表揚名單

「來源： ｜武俠與生活 ID：livinggongfu」

2021。9。9-9。10

高一四個班學習的內容是電解質和非電解質。

首先，我讓同學們判斷氯化鈉固體、硝酸鉀固體、蒸餾水能否導電，基於同學們初中已有的經驗，同學們回答的爭議主要在蒸餾水上，初中同學們學習過水的電解實驗，但是要記得，電解水加了稀硫酸或者稀氫氧化鈉溶液，或者硫酸鈉溶液，增強導電性，如果是純水，導電性很弱，普通的儀器難以檢測到。

隨後，讓大家預測氯化鈉熔融時能否導電，大家都說可以，於是，透過演示實驗來揭曉答案。一個實驗中，實驗者將固體氯化鈉、固體硝酸鉀、蒸餾水分別接到裝有小燈泡、學生電源的電路中，發現小燈泡沒有亮。而將氯化鈉和硝酸鉀配成溶液，都可以導電，因為燈泡都亮了，將氯化鈉加熱到熔化，也可以導電。

圖1 氯化鈉熔融圖

究竟物質導電的原因是什麼呢？我和同學們進行了分析，使用了三幅圖，一幅圖是氯化鈉從固態到熔融的過程，同學們發現氯化鈉是由離子組成的，但是固態時，離子不能自由移動（實際上是離子的運動受限，沒有絕對靜止的離子），但是用酒精噴燈加熱到熔融，離子可以自由移動了，半徑大一點的氯離子向電解裝置的正極移動，而半徑較小的鈉離子向電解裝置的負極移動，異種電荷互相吸引，電荷的定向移動就形成了電流。

圖2 金屬電子氣圖

第二幅圖，是我從大學的《無機化學》課本上找到的，是金屬電子氣圖，金屬是由金屬陽離子和自由電子組成，當將金屬接入電路中時，帶負電的自由電子就向電源的正極移動，電荷的定向移動形成了電流，因此金屬導電的原因是有自由移動的電子。包括石墨也是如此。

圖3 氯化鈉水溶圖

第三幅圖，實際上在教材的14頁，有三張連續的圖片，顯示了氯化鈉溶解在水中，在水分子的幫助下，如何電離，我讓同學們花了90秒，仔細的看圖，每個班都找了一位同學來回答，同學們看的不夠仔細，經過我的提醒同學們發現，水分子是圖中的一個紅球和兩個白球表示的分子，紅球代表氧原子，半徑較大，白球代表氫原子，半徑較小，我問他們為什麼這個是水分子，他們說，一個水分子是由兩個氫原子和一個氧原子組成的。還有一些細節，六個水分子包圍了一個氯離子，五個水分子包圍了一個鈉離子，將這些離子從氯化鈉固體上帶入水中，而且水分子的氧原子面對鈉離子，而水分子的氫原子面對的是氯離子，我問同學們為什麼，同學們幾乎都會回答，因為水分子中氫顯正電性，氧顯負電性，異種電性互相吸引。其實，還有一個問題大家也可以去思考，為什麼包圍離子的水分子數不同，可能與離子的半徑有關嗎？

既然知道了導電的原因和類別，我就給出了一堆物質，讓同學們分成四類，第1類，因為有自由移動的電子而導電的，第2類，因為熔融時有自由移動的離子而導電的，第3類，因為溶於水後有自由移動的離子而導電的，第4類，什麼條件下都不能導電的。物質如下：

石墨、Cu、鹽酸、NaOH溶液、NaCl溶液、HCl氣體、NaOH固體、NaCl固體、

CaO固體、熔融HCl、熔融NaOH、熔融NaCl、熔融CaO、蔗糖溶液、乙醇

我給了大家6分鐘時間，然後在每個班至少巡視了兩圈，發現同學們對熔融的氧化鈣、乙醇、還有熔融的氯化氫的判斷存在偏差。經過分析討論，同學們瞭解了氯化氫是分子組成的物質，固態、熔融態、氣態，只不過是分子之間的距離變大了，並沒有產生離子。但氧化鈣不同，它本身是由離子組成的，和氯化鈉一樣，熔融時，離子可以自由移動，所以就可以導電了。

隨後，我們將一些有代表性的物質進行分析，判斷了它們在不同狀態時是否導電。我選擇了酸的代表HCl、鹼的代表NaOH、鹽的代表NaCl、金屬氧化物的代表CaO、酸性氧化物的代表CO2、電解質的參照物H2O、有機物的代表CH3CH2OH。同學們判斷的非常準確，酸在水中，鹼和鹽在水中或熔融時，金屬氧化物在熔融時，可以產生自由移動的離子，包括水本身在內，我們把這種在水溶液中或熔融狀態下能導電的化合物稱為電解質，特別強調“或”字，兩個條件滿足一個就可以，而這些電解質常溫下幾乎都不能導電，並不影響它們時電解質。

同學們在不斷的追問中思路大開，問了我兩個問題。高一1班的同學問我，水不能導電，怎麼叫電解質？我的解釋是，水的電離程度比較小，常規的儀器很難檢測到電流，但是用高精密的儀器，可以檢測到微量的電流波動，我們就以水為參照物，只要是電離程度大於水的化合物，可以叫做電解質，而像乙醇、蔗糖這樣的有機化合物，在水中電離程度比水小得多，並非完全不能電離，我們把它們叫做非電解質。

第二個問題，是高一3班的同學問的，如果一種物質在水中不能電離，可以換一種溶劑讓它電離嗎？為這個同學思維的廣度點贊。於是，我順帶給同學們介紹瞭如何區分強酸，高氯酸、硫酸和硝酸，在水中完全電離，怎麼還有強弱之分呢，是因為，我們將這三種酸放在冰醋酸中，它們的電離程度不同，於是就區分開了三種酸的強弱。我們把水叫做這三種酸的拉平效應溶劑，醋酸叫做這三種酸的區分效應溶劑。就像你們現在做小學一年級的題目，個個100分，做高考題，每個人的分數就遠近高低各不同了。

真的很喜歡同學們在課堂上和老師隨時進行思維的碰撞，不斷的提出精彩的問題，你們可以隨時打斷我，你們的奇思妙想和求知若渴讓我也興高采烈。

這兩天課堂內外問問題、勤思考的同學名單如下：

高一1班：曾子鵬、餘睿霖、陳佩珊、楊倩茹、張天舒、奚翠娜、於思瑤、馮源、許澤龍、葉浩欣、黃達熙、於心昊、溫承俊；

高一2班：楊堅晟、楊聶輻、葉涵冰、楊堅睿、丁天笑；

高一3班：高鵬、李旭皓、鄭乃銘、向子明、李潤彤、張聖祈、伍諾晟、李浩冉；

高一4班：蔡沛峻、羅嘉、全思薇、許馨羽、陳鴻皓、龔子馨。

往期回顧

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04懷念高中生活（一）我的高中老師和高中同學（2019。12。14）

05懷念高中生活（二）高中畢業贈言選（2019。12。18）

06遊覽武漢動物園（1995年13歲時）（2019。12。19）

07 2003-2004年間張偉參加的羽毛球比賽比分（2019。12。26）

08 2002年孝感學院“迎新杯”女子籃球賽詳細比分

09 遂溪一中高一羽毛球錦標賽第1期（高一2班）

10 遂溪一中高一羽毛球錦標賽第2期（高一1班）

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12 遂溪一中高一羽毛球錦標賽第4期（高一1、2、3班混合團體賽）

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14 遂溪一中2009級高一實驗二班百科知識競賽試題第一期（2009年6月）

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18 2012年高考前遂溪一中高三12班臨別贈言

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20 2010-2011學年理科班高一11班到高二11班班費收支明細

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24遂溪一中2012屆高三11、12班畢業照

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