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电解总反应方程式的快速写法及应用

2014-11-21史永鑫

中学教学参考·理科版 2014年11期
关键词:人民教育出版社反应物溶质

史永鑫

电化学历来都是高考中的重点和难点。以石墨(C)、金属铂(Pt)

等惰性电极材料为电极进行电解,正常情况下的电解质是水溶液,其电解总反应方程式有比较简洁的写法。笔者在中学教学一线归纳总结出电解总反应方程式的快速写法,现形成文字仅供读者参考。

一、电解总反应方程式的写法

惰性电极电解CuCl2、NaCl、CuSO4、KNO3、H2SO4、HCl、

NaOH等溶液时,电解总反应方程式可用以下写法,现以电解CuCl2及NaCl溶液为例,以此类推。(假设反应物均足量)

1.以电解CuCl2溶液为例

第一步,写出可能参加反应的反应物;

CuCl2+H2O→

第二步,将反应物展开成离子形式;

CuCl2+H2O→Cu2++Cl-+H++OH-

第三步,将参与放电的离子写成生成物;

CuCl2+H2O→Cu+Cl2↑+H++OH-

第四步,将生成物中的离子组合成物质;

CuCl2+H2O→Cu+Cl2↑+H2O

第五步,删去两边未参加反应的物质;配平、注明条件、整理等。

CuCl2

【分析】

第一步:因为电极本身不参与反应,所以必然是溶质和溶剂H2O

参加反应。

第二步:将所有可能参与放电的离子表示出来。

第三步:根据离子放电顺序写出生成物,剩余离子不变。

第四步:将方程式右边剩余的离子组合成物质。

第五步:因为左右两边重复的物质本质上未参与反应,因此删去,即

得所有反应物和生成物;整理方程式(条件、配平等)即可。

同理,电解HCl溶液的总反应方程式为:2HCl

2.以氯碱工业(电解饱和NaCl溶液)为例

第一步,写出可能参加反应的反应物;

NaCl+H2O→

第二步,将反应物展开成离子形式;

NaCl+H2O→Na++Cl-+H++OH-

第三步,将参与放电的离子写成生成物;

NaCl+H2O→Na++Cl2↑+H2↑+OH-

第四步,将生成物中的离子组合成物质;

NaCl+H2O→NaOH+Cl2↑+H2↑

第五步,删去两边未参加反应的物质;配平、注明条件、整理等。

二、电解总反应方程式的应用

1.快速判断电解前后溶液pH的变化

以电解CuSO4溶液为例,原溶液由于微弱水解而呈酸性,电

解后生成了强酸H2SO4,所以pH减小。对于CuCl2溶液和盐酸,原溶液呈酸性,由于电解本质上仅仅是溶质本身参加反应,电解后溶质物质的量浓度减小,酸性减弱,所以pH增大。而对于H2SO4、NaOH、KNO3三种溶液,由于电解本质上就是电解水,因此电解后溶质物质的量浓度均增大,所以H2SO4溶液的酸性更强,pH减小;NaOH溶液的碱性更强,pH增大;而中性的KNO3溶液依然呈中性,pH不变。

2.快速判断如何使电解后的溶液恢复到原状态

用惰性电极电解电解质溶液时,若要使电解后的溶液恢复到原

状态,应遵循“缺什么加什么,缺多少加多少”的原则,一般加入阴极产物和阳极产物的化合物。

以电解CuSO4溶液为例,由于电解生成了Cu和O2,所以要使电解后的溶液恢复到原状态,应向电解后的体系中加入CuO(当然加入CuCO3也可以),具体的量可以根据反应生成的Cu或O2的量进行计算。对于CuCl2溶液,由于电解只生成Cu和Cl2,所以电解后向体系中加入适量CuCl2固体即可。又如,分别电解H2SO4、NaOH、KNO3三种溶液,由于电解本质上都是电解水,所以分别向电解后的体系中加入适量的水即可恢复到原溶液的浓度。

3.进行有关电化学的计算

电化学计算中也可以根据写好的电解总反应方程式直接进行氧

化还原反应分析,从而根据转移电子守恒进行计算。由于所涉及的解题思想相对比较单一,这里就不再赘述了。

三、教学实施过程中的感受与思考

对于以惰性电极材料为电极电解电解质水溶液,其电解总反应方程式的写法,如果从被电解的反应物来分类,主要包括以下几类:(1)本质是仅仅由溶质参加电解反应,如电解CuCl2、HCl溶液

;(2)本质是仅仅由溶剂参加电解反应,如电解H2SO4、NaOH、KNO3溶液;(3)本质是由溶质阳离子和溶剂阴离子参加电解反应,如电解CuSO4溶液;(4)本质是由溶质阴离子和溶剂阳离子参加电解反应,如电解NaCl溶液。

笔者在教学过程中深刻体会到,其实学生在书写这一类方程式时,事先可以不进行分类,只需要掌握阴、阳两个电极区常见离子的放电顺序,依然可以顺利地将方程式表达出来。同时,与一些课外常用辅导资料上对被电解的电解质溶液进行表格式分类相比,这种方法显得更简洁明了,学生易于掌握和应用。

笔者在教学一线刚好完成两轮高一到高三的化学教学。在第二轮教学中,既教省理科实验班(科技特长班),又教平行班,在这个知识点的教学上,两种不同层次的班级教学都收获了很好的教学效果。

知识是无止境的,教学也是如此。我们只有不断地进行教学反思、总结,不断地研究教材,才能在已有的基础上找到更多新的教学切入点。

参考文献

[1]人民教育出版社,课程教材研究所,化学课程教材研究开发中心.普通高中课程标准实验教科书·化学(选修4)[M].北京:人民教育出版社,2007.

[2]人民教育出版社,课程教材研究所,化学课程教材研究开发中心.普通高中课程标准实验教科书·化学(选修4)教师教学用书[M].北京:人民教育出版社,2007.

[3]中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准(实验)[S].北京:人民教育出版社,2003.

[4]王祖浩.化学反应原理[M].南京:江苏教育出版社,2005.

[5]叶堃鹏,胡志刚.浅议中学化学课堂的有效教学[J].化学教与学,2014(1).

[6]沈世红.基于内容和学情的创新教学设计[J].化学教与学,2013(12).

[7]贾同全.“走三步”突破高考电极反应式[J].中学化学,2014(1).endprint

电化学历来都是高考中的重点和难点。以石墨(C)、金属铂(Pt)

等惰性电极材料为电极进行电解,正常情况下的电解质是水溶液,其电解总反应方程式有比较简洁的写法。笔者在中学教学一线归纳总结出电解总反应方程式的快速写法,现形成文字仅供读者参考。

一、电解总反应方程式的写法

惰性电极电解CuCl2、NaCl、CuSO4、KNO3、H2SO4、HCl、

NaOH等溶液时,电解总反应方程式可用以下写法,现以电解CuCl2及NaCl溶液为例,以此类推。(假设反应物均足量)

1.以电解CuCl2溶液为例

第一步,写出可能参加反应的反应物;

CuCl2+H2O→

第二步,将反应物展开成离子形式;

CuCl2+H2O→Cu2++Cl-+H++OH-

第三步,将参与放电的离子写成生成物;

CuCl2+H2O→Cu+Cl2↑+H++OH-

第四步,将生成物中的离子组合成物质;

CuCl2+H2O→Cu+Cl2↑+H2O

第五步,删去两边未参加反应的物质;配平、注明条件、整理等。

CuCl2

【分析】

第一步:因为电极本身不参与反应,所以必然是溶质和溶剂H2O

参加反应。

第二步:将所有可能参与放电的离子表示出来。

第三步:根据离子放电顺序写出生成物,剩余离子不变。

第四步:将方程式右边剩余的离子组合成物质。

第五步:因为左右两边重复的物质本质上未参与反应,因此删去,即

得所有反应物和生成物;整理方程式(条件、配平等)即可。

同理,电解HCl溶液的总反应方程式为:2HCl

2.以氯碱工业(电解饱和NaCl溶液)为例

第一步,写出可能参加反应的反应物;

NaCl+H2O→

第二步,将反应物展开成离子形式;

NaCl+H2O→Na++Cl-+H++OH-

第三步,将参与放电的离子写成生成物;

NaCl+H2O→Na++Cl2↑+H2↑+OH-

第四步,将生成物中的离子组合成物质;

NaCl+H2O→NaOH+Cl2↑+H2↑

第五步,删去两边未参加反应的物质;配平、注明条件、整理等。

二、电解总反应方程式的应用

1.快速判断电解前后溶液pH的变化

以电解CuSO4溶液为例,原溶液由于微弱水解而呈酸性,电

解后生成了强酸H2SO4,所以pH减小。对于CuCl2溶液和盐酸,原溶液呈酸性,由于电解本质上仅仅是溶质本身参加反应,电解后溶质物质的量浓度减小,酸性减弱,所以pH增大。而对于H2SO4、NaOH、KNO3三种溶液,由于电解本质上就是电解水,因此电解后溶质物质的量浓度均增大,所以H2SO4溶液的酸性更强,pH减小;NaOH溶液的碱性更强,pH增大;而中性的KNO3溶液依然呈中性,pH不变。

2.快速判断如何使电解后的溶液恢复到原状态

用惰性电极电解电解质溶液时,若要使电解后的溶液恢复到原

状态,应遵循“缺什么加什么,缺多少加多少”的原则,一般加入阴极产物和阳极产物的化合物。

以电解CuSO4溶液为例,由于电解生成了Cu和O2,所以要使电解后的溶液恢复到原状态,应向电解后的体系中加入CuO(当然加入CuCO3也可以),具体的量可以根据反应生成的Cu或O2的量进行计算。对于CuCl2溶液,由于电解只生成Cu和Cl2,所以电解后向体系中加入适量CuCl2固体即可。又如,分别电解H2SO4、NaOH、KNO3三种溶液,由于电解本质上都是电解水,所以分别向电解后的体系中加入适量的水即可恢复到原溶液的浓度。

3.进行有关电化学的计算

电化学计算中也可以根据写好的电解总反应方程式直接进行氧

化还原反应分析,从而根据转移电子守恒进行计算。由于所涉及的解题思想相对比较单一,这里就不再赘述了。

三、教学实施过程中的感受与思考

对于以惰性电极材料为电极电解电解质水溶液,其电解总反应方程式的写法,如果从被电解的反应物来分类,主要包括以下几类:(1)本质是仅仅由溶质参加电解反应,如电解CuCl2、HCl溶液

;(2)本质是仅仅由溶剂参加电解反应,如电解H2SO4、NaOH、KNO3溶液;(3)本质是由溶质阳离子和溶剂阴离子参加电解反应,如电解CuSO4溶液;(4)本质是由溶质阴离子和溶剂阳离子参加电解反应,如电解NaCl溶液。

笔者在教学过程中深刻体会到,其实学生在书写这一类方程式时,事先可以不进行分类,只需要掌握阴、阳两个电极区常见离子的放电顺序,依然可以顺利地将方程式表达出来。同时,与一些课外常用辅导资料上对被电解的电解质溶液进行表格式分类相比,这种方法显得更简洁明了,学生易于掌握和应用。

笔者在教学一线刚好完成两轮高一到高三的化学教学。在第二轮教学中,既教省理科实验班(科技特长班),又教平行班,在这个知识点的教学上,两种不同层次的班级教学都收获了很好的教学效果。

知识是无止境的,教学也是如此。我们只有不断地进行教学反思、总结,不断地研究教材,才能在已有的基础上找到更多新的教学切入点。

参考文献

[1]人民教育出版社,课程教材研究所,化学课程教材研究开发中心.普通高中课程标准实验教科书·化学(选修4)[M].北京:人民教育出版社,2007.

[2]人民教育出版社,课程教材研究所,化学课程教材研究开发中心.普通高中课程标准实验教科书·化学(选修4)教师教学用书[M].北京:人民教育出版社,2007.

[3]中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准(实验)[S].北京:人民教育出版社,2003.

[4]王祖浩.化学反应原理[M].南京:江苏教育出版社,2005.

[5]叶堃鹏,胡志刚.浅议中学化学课堂的有效教学[J].化学教与学,2014(1).

[6]沈世红.基于内容和学情的创新教学设计[J].化学教与学,2013(12).

[7]贾同全.“走三步”突破高考电极反应式[J].中学化学,2014(1).endprint

电化学历来都是高考中的重点和难点。以石墨(C)、金属铂(Pt)

等惰性电极材料为电极进行电解,正常情况下的电解质是水溶液,其电解总反应方程式有比较简洁的写法。笔者在中学教学一线归纳总结出电解总反应方程式的快速写法,现形成文字仅供读者参考。

一、电解总反应方程式的写法

惰性电极电解CuCl2、NaCl、CuSO4、KNO3、H2SO4、HCl、

NaOH等溶液时,电解总反应方程式可用以下写法,现以电解CuCl2及NaCl溶液为例,以此类推。(假设反应物均足量)

1.以电解CuCl2溶液为例

第一步,写出可能参加反应的反应物;

CuCl2+H2O→

第二步,将反应物展开成离子形式;

CuCl2+H2O→Cu2++Cl-+H++OH-

第三步,将参与放电的离子写成生成物;

CuCl2+H2O→Cu+Cl2↑+H++OH-

第四步,将生成物中的离子组合成物质;

CuCl2+H2O→Cu+Cl2↑+H2O

第五步,删去两边未参加反应的物质;配平、注明条件、整理等。

CuCl2

【分析】

第一步:因为电极本身不参与反应,所以必然是溶质和溶剂H2O

参加反应。

第二步:将所有可能参与放电的离子表示出来。

第三步:根据离子放电顺序写出生成物,剩余离子不变。

第四步:将方程式右边剩余的离子组合成物质。

第五步:因为左右两边重复的物质本质上未参与反应,因此删去,即

得所有反应物和生成物;整理方程式(条件、配平等)即可。

同理,电解HCl溶液的总反应方程式为:2HCl

2.以氯碱工业(电解饱和NaCl溶液)为例

第一步,写出可能参加反应的反应物;

NaCl+H2O→

第二步,将反应物展开成离子形式;

NaCl+H2O→Na++Cl-+H++OH-

第三步,将参与放电的离子写成生成物;

NaCl+H2O→Na++Cl2↑+H2↑+OH-

第四步,将生成物中的离子组合成物质;

NaCl+H2O→NaOH+Cl2↑+H2↑

第五步,删去两边未参加反应的物质;配平、注明条件、整理等。

二、电解总反应方程式的应用

1.快速判断电解前后溶液pH的变化

以电解CuSO4溶液为例,原溶液由于微弱水解而呈酸性,电

解后生成了强酸H2SO4,所以pH减小。对于CuCl2溶液和盐酸,原溶液呈酸性,由于电解本质上仅仅是溶质本身参加反应,电解后溶质物质的量浓度减小,酸性减弱,所以pH增大。而对于H2SO4、NaOH、KNO3三种溶液,由于电解本质上就是电解水,因此电解后溶质物质的量浓度均增大,所以H2SO4溶液的酸性更强,pH减小;NaOH溶液的碱性更强,pH增大;而中性的KNO3溶液依然呈中性,pH不变。

2.快速判断如何使电解后的溶液恢复到原状态

用惰性电极电解电解质溶液时,若要使电解后的溶液恢复到原

状态,应遵循“缺什么加什么,缺多少加多少”的原则,一般加入阴极产物和阳极产物的化合物。

以电解CuSO4溶液为例,由于电解生成了Cu和O2,所以要使电解后的溶液恢复到原状态,应向电解后的体系中加入CuO(当然加入CuCO3也可以),具体的量可以根据反应生成的Cu或O2的量进行计算。对于CuCl2溶液,由于电解只生成Cu和Cl2,所以电解后向体系中加入适量CuCl2固体即可。又如,分别电解H2SO4、NaOH、KNO3三种溶液,由于电解本质上都是电解水,所以分别向电解后的体系中加入适量的水即可恢复到原溶液的浓度。

3.进行有关电化学的计算

电化学计算中也可以根据写好的电解总反应方程式直接进行氧

化还原反应分析,从而根据转移电子守恒进行计算。由于所涉及的解题思想相对比较单一,这里就不再赘述了。

三、教学实施过程中的感受与思考

对于以惰性电极材料为电极电解电解质水溶液,其电解总反应方程式的写法,如果从被电解的反应物来分类,主要包括以下几类:(1)本质是仅仅由溶质参加电解反应,如电解CuCl2、HCl溶液

;(2)本质是仅仅由溶剂参加电解反应,如电解H2SO4、NaOH、KNO3溶液;(3)本质是由溶质阳离子和溶剂阴离子参加电解反应,如电解CuSO4溶液;(4)本质是由溶质阴离子和溶剂阳离子参加电解反应,如电解NaCl溶液。

笔者在教学过程中深刻体会到,其实学生在书写这一类方程式时,事先可以不进行分类,只需要掌握阴、阳两个电极区常见离子的放电顺序,依然可以顺利地将方程式表达出来。同时,与一些课外常用辅导资料上对被电解的电解质溶液进行表格式分类相比,这种方法显得更简洁明了,学生易于掌握和应用。

笔者在教学一线刚好完成两轮高一到高三的化学教学。在第二轮教学中,既教省理科实验班(科技特长班),又教平行班,在这个知识点的教学上,两种不同层次的班级教学都收获了很好的教学效果。

知识是无止境的,教学也是如此。我们只有不断地进行教学反思、总结,不断地研究教材,才能在已有的基础上找到更多新的教学切入点。

参考文献

[1]人民教育出版社,课程教材研究所,化学课程教材研究开发中心.普通高中课程标准实验教科书·化学(选修4)[M].北京:人民教育出版社,2007.

[2]人民教育出版社,课程教材研究所,化学课程教材研究开发中心.普通高中课程标准实验教科书·化学(选修4)教师教学用书[M].北京:人民教育出版社,2007.

[3]中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准(实验)[S].北京:人民教育出版社,2003.

[4]王祖浩.化学反应原理[M].南京:江苏教育出版社,2005.

[5]叶堃鹏,胡志刚.浅议中学化学课堂的有效教学[J].化学教与学,2014(1).

[6]沈世红.基于内容和学情的创新教学设计[J].化学教与学,2013(12).

[7]贾同全.“走三步”突破高考电极反应式[J].中学化学,2014(1).endprint

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