本站原创【摘要】本文以物理化学课程中的原电池设计一节为例，阐述了归纳记忆法在物理化学学习中的作用。针对物理化学中的记忆公式较多，理论较抽象及推导过程繁琐等特点，采用归纳记忆法将其中内容定性划分，进而归纳为几个简洁干练的关键词，方便学生学习记忆，从而达到事半功倍的学习效果。
【关键词】原电池设计；归纳记忆；物理化学
物理化学课程是制药、环境、材料、应化与化工等专业的一门必修专业课，具有承上启下的重要作用。这门课涉及到热力学、化学动力学、电化学及一些相关的理论，比较抽象，需记忆的公式也比较多，具体推导过程比较繁琐，学生记忆起来有一定实际困难。要学好这门课，它不仅要求学生对相关理论具有透彻的理解，而且更需要学生掌握一种良好的归纳记忆方法，这样才能达到事半功倍的效果。下面我们以原电池设计这一节内容为例，来探讨一下归纳记忆在物理化学学习中的显著作用。
1.原电池设计一节内容介绍
在物理化学课程电化学中，有一节是原电池的设计举例。这节的主要目的是要求学生根据电池反应设计成相应的原电池。电池设计的过程分为两步：（1）拆分化学反应，即将化学过程分解成两部分：一部分发生氧化反应，另一部分发生还原反应。并且使两部分的总结果与所要求的化学过程相同。（2）将氧化部分作为阳极，还原部分作为阴极，从而构成相应的原电池。不管是阳极，还是阴极，它们都属于电极。电极共分为三大类[1，2]，第一类电极是将某金属置于含有该金属离子的溶液中构成的，或吸附了某种气体的惰性金属置于含有该气体元素离子的溶液中构成的。具体来讲，它又可细分为金属电极、卤素电极、氢电极和氧电极。第二类电极包括金属-难溶盐及金属-难溶氧化物电极。其中金属-难溶盐电极是指在金属上覆盖一层该金属的难溶盐，然后将它浸入含有与该难溶盐具有相同负离子的易溶盐溶液中而构成。最常用的有银-氯化银电极和甘汞电极。而金属-难容氧化物电极则是指在金属上覆盖一层该金属的难溶氧化物，之后再浸入含有H+或OH–的溶液中构成。最后第三类电极是氧化还原电极，具体来讲，它指的是参加电极反应的物质都在溶液中，而电极极板Pt只起到输送电子的作用。理解了这三类电极后，接下来我们通过一些例子具体地讲解一下原电池该如何设计，以及归纳记忆在其中的巨大作用。
2.归纳记忆在原电池设计一节的应用
例：请将此反应设计成原电池。看到这道题，第一步先观察，显然，这个一个氧化还原反应，H2的化合价升高，被氧化，O2的化合价降低，被还原。根据规定，被氧化的物质做阳极，在电池表示中书写在左边，被还原的物质做阴极，书写在右边。第一步找到阳极（H2）、阴极（O2）。第二步，由于电极被归纳为三大类，而H2、O2则显然属于第一类电极。由于H2、O2都属于气体，根据第一类电极的定义：第一类电极是由吸附了某种气体的惰性金属置于含有该气体元素离子的溶液中构成的。在这句话中，有三个关键词：气体、惰性金属及含有该气体元素离子的溶液。由于H2、O2都属于气体，符合第一个关键词，因此只需要满足另外两个关键词那么阴极和阳极这两个电极就完整了。对于惰性金属而言，我们一般选择Pt。对于阳极H2来讲，最后一个关键词“含有该气体元素离子的溶液”指的是含有H+的溶液，广义地讲，OH-中也含有H+离子，所以这个溶液可以是酸性的水溶液也可以是碱性的水溶液。因此，阳极最终可以表示为：Pt H2（g） H+ 或者Pt H2（g） OH-。
同样地，对于O2来讲，“含有该气体元素离子的溶液”指的是含有O2-的溶液。显然，不管是酸性的水溶液还是碱性的水溶中都含有O2-。因此，阴极最终可以表示为Pt O2（g） H+ 或者Pt O2（g） OH-。第三步，将阳极写在左边，阴极写在右边，构成一个完整的原电池。最终，设计的原电池为： Pt H2（g） H+ O2（g） Pt （酸性）或者Pt H2（g） H+ O2（g） Pt （碱性）。由此可见，在原电池设计中，归纳记忆的作用非常明显，首先先归纳得出它属于哪一类电极，之后在根据此类电极的定义，归纳出它的所有关键词，一一满足后，根据电池书写方法就可以将原电池设计出来。下面我们再通过一道例题来巩固一下这种方法。
例：请将此反应Ag+ + I- ?? AgI（s）设计成原电池。同样地，第一步也是先观察，这是一个沉淀反应，反应前后物质的化合价没有发生变化，因此，很难从表面判断出阳极与阴极。但是，此
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反应中涉及了AgI沉淀，不难发现，对应的AgI沉淀符合第二类电极的特征。根据第二类电极中金属-难溶盐电极的定义：在金属上覆盖一层该金属的难溶盐，然后将它浸入含有与该难溶盐具有相同负离子的易溶盐溶液中而构成。在这句话中，可以归纳出三个关键词：金属、该金属的难溶盐及含有该难溶盐负离子的溶液。由于AgI沉淀符合第一个关键词，因此可以想到此反应中必用到金属-难溶盐电极。由于AgI沉淀在此反应中为产物，因此金属-难溶盐电极Ag AgI I-为阳极，阳极发生氧化反应，其电极反应为：Ag + I– ? AgI（s） + e–。阳极及阳极反应找到后，用题目中的电池反应与阳极反应相减即得到阴极反应。即，阴极反应为：Ag+ + e– ?? Ag。在此阴极反应中，涉及了Ag及相应的Ag+离子，根据归纳法，显然这属于第一类电极中的金属电极，且由于此电极反应为还原反应，因此，阴极最终可表示为Ag+ Ag。最后，将阳极写在左边，阴极写在右边，构成一个完整的原电池。最终，设计的原电池为：Ag | AgI（s） | I– ??Ag+ | Ag。
从以上两个原电池设计的例子可见归纳记忆在其中的显著作用。在做这类题目时，首先根据给出的电池反应中反应物及产物的特征，确定其中一个或者连个电极的种类。其次，根据这三类不同电极特点归纳其关键词，确定至少其中一个电极，写出其电极反应，之后，用电池反应与该电极反应相减得到另一电极反应，再根据此电极反应中反应物及产物特点归纳得到其所属哪类电极。最后，根据电池的书写方法，将阳极写在左边，阴极写在右边，构成一个完整的原电池。
3. 结束语
为提高教学质量，启发学生思维，本文以物理化学课程中原电池设计一节为例，系统介绍了归纳记忆法在其中的应用。由于物理化学课程涉及到热力学、化学动力学、电化学等相关理论知识，学习起来较比较抽象，需记忆的公式也比较多，学生记忆起来有一定实际困难。而利用归纳记忆法我们就可以将相关知识“定性划分”为几个必要的关键词。这样既节省了记忆时间，学习起来又事半功倍。