周強
摘 要 高中電化學其實質(zhì)是氧化還原反應知識的進一步深化和應用,其能力要求較高,該部分內(nèi)容較為抽象,學生理解和掌握有難度。在教學過程中,只有我們教師能科學、合理、有效地處理好相應的問題,才會使其難度降低,取得較好的教學效果,使學生的能力水平真正得以提升。
關鍵詞 高中化學 電化學 氧化還原反應 放電
中圖分類號:G633.8 文獻標識碼:A 文章編號:1002-7661(2017)17-0044-02
電化學是高中化學的主干知識,主要由原電池、電鍍池和電解池三部分構成??季V要求學生應達成以下目標:會判斷電極和電極名稱;能正確表明原電池、電解池、電鍍池及變形裝置的電極位置;能寫出各電極的電極反應方程式;了解常見離子的電化學放電順序;能準確利用電子得失守恒原則計算電化學中的定量關系。而在教學過程中,部分學生對電化學知識含糊不清,很難得到相應的理論水平和能力要求,這就需要我們教師在教學過程中很好地處理相關的問題,筆者就高中化學電化學教學中的“三池”問題做幾點粗淺的總結,希同仁斧正。
1.對電極的理解與認識的問題
電極可以是兩種活潑性不同的金屬電極,可以是金屬與非金屬(如石墨),可以都是惰性電極(如燃料電池),還可以是金屬和金屬氧化物(如鉛蓄電池);而電解質(zhì)則既可以是某電解質(zhì)的水溶液,也可能是熔融鹽。
2.電極正負極的判斷問題
負極:電子流出的一極、電流流入的一極、金屬性相對較活潑的一極(注意一些特殊的電極)、發(fā)生氧化反應的一極、陰離子移向的一極、被腐蝕的一極、質(zhì)量減小的一極、燃料氣體在其上面失電子的一極、根據(jù)其他電極反應現(xiàn)象等。
正極:電子流入的一極、電流流出的一極、金屬性相對較不活潑的一極、發(fā)生還原反應的一極、陽離子移向的一極、被保護的一極、產(chǎn)生氣體獲析出金屬的一極、助燃氣體在其上面得電子的一極、根據(jù)其他電極反應現(xiàn)象等。
3.判斷電極名稱與電極反應的關系問題
原電池電極稱作正負極,負極發(fā)生氧化,正極發(fā)生還原,而電解池、電鍍池的兩極習慣上稱作陰、陽極。本質(zhì)上根據(jù)外接電源或電解質(zhì)溶液中陰、陽離子的移動方向確定的名稱,陰離子向陽極移動,陽離子向陰極移動。可概括為:陽——氧,陰——還。
4.電極反應式的書寫問題
該問題在電化學的學習中,對學生而言是一個很難的問題,要緊緊抓住原電池和電解池的不同本質(zhì)(自發(fā)和非自發(fā)),使問題得到有效解決。
(1)對于原電池,電極反應式和總反應式的書寫方法一般是:第一步:判斷正負極;第二步:根據(jù)負極及溶液中離子參加反應情況確定電極反應;第三步:將電極反應相加得總反應式。原電池的“加和法”非常重要,對于任何一個原電池反應,只要先寫出易寫的一極反應式,用總反應式減去其中一極的反應式,就可得另一極的反應式(特別注意電荷守恒)。
(2)對于電解池,電極反應和總反應式的書寫方法一般是:第一步:確定電極的材料及陰陽極;第二步:根據(jù)電極材料和溶液介質(zhì)情況分析判斷電極反應;第三步:將電極反應相加得總反應式(注意有水被電解時的情況)。
5.電解規(guī)律的歸納總結問題
(1)惰性電極電解酸、堿、鹽溶液,就可以分為電解水型(強酸、強堿和活潑金屬的含氧酸鹽如H2SO4、NaOH、Na2CO3)、電解本身型(不活潑金屬的非含氧酸鹽如CuCl2)、放H2生堿型(活潑金屬的非含氧酸鹽如NaCl)、放O2生酸型(不活潑金屬的含氧酸鹽如CuSO4)等。
(2)陰陽離子的放電按順序:
陽極:金屬陽極(Au、Pt除外)>S2->I-> Br->Cl->OH->含氧酸根離子和F-。
陰極:Ag+>Hg+>Fe3+>Cu2+>Pb2+>H+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>(H+)>Mg2+>Na+>Ca2+>K+。
(3)電解規(guī)律:
①位于前邊的還原性強的微粒優(yōu)先失去電子。只要有水,含氧酸根離子和F-就不能失去電子。若陽極是活潑或較活潑金屬時,一般是電極的金屬失去電子,而不是電解液中陰離子失去電子。
②陽離子放電,其順序大體可參照金屬活動順序來推斷。位于金屬活動順序表后面的金屬,其對應的陽離子越易得到電子: 即位于前邊的氧化性強的微粒優(yōu)先得到電子。只要有水,一般H+后面的離子不能得到電子。
③一般電解規(guī)律(惰性電極)可以概括為:陽極:無鹵(I2、Br2、Cl2)有氧,陰極:前氫后金(氫前析氫,氫后析金) ,需要特別注意的是電解一定要看好陽極材料,若是活潑金屬則是該金屬放電。
6.電解后電解質(zhì)溶液的復原的問題
電解后電解質(zhì)溶液怎樣才能復原?是學生比較困惑的問題。例如(2011年全國二卷第10題)用石墨作電極電解CuSO4溶液。通電一段時間后,欲使電解液恢復到起始狀態(tài),應向溶液中加入適量的( )。
A.CuSO4 B.H2O C.CuO D.CuSO4·5H2O
電解CuSO4溶液為什么要加CuO?這就要根據(jù)具體情況總結出規(guī)律—加入適量陰陽兩極產(chǎn)物的化合物??偟膩碇v,就是既要考慮質(zhì)又要考慮量。這樣,就不難理解電解CuSO4溶液,為什么要加CuO而不是其他的了。那就是消耗什么加什么,消耗多少加多少。
參考文獻:
[1]李愛俠.原電池的正負極判斷中的“非常道”[J].河北理科教學研究,2010,(01).
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