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浅谈高中电化学“三池”教学中应注意的几个问题

2017-09-08周强

读写算·素质教育论坛 2017年17期
关键词:氧化还原反应电化学高中化学

周强

摘 要 高中电化学其实质是氧化还原反应知识的进一步深化和应用,其能力要求较高,该部分内容较为抽象,学生理解和掌握有难度。在教学过程中,只有我们教师能科学、合理、有效地处理好相应的问题,才会使其难度降低,取得较好的教学效果,使学生的能力水平真正得以提升。

关键词 高中化学 电化学 氧化还原反应 放电

中图分类号:G633.8 文献标识码:A 文章编号:1002-7661(2017)17-0044-02

电化学是高中化学的主干知识,主要由原电池、电镀池和电解池三部分构成。考纲要求学生应达成以下目标:会判断电极和电极名称;能正确表明原电池、电解池、电镀池及变形装置的电极位置;能写出各电极的电极反应方程式;了解常见离子的电化学放电顺序;能准确利用电子得失守恒原则计算电化学中的定量关系。而在教学过程中,部分学生对电化学知识含糊不清,很难得到相应的理论水平和能力要求,这就需要我们教师在教学过程中很好地处理相关的问题,笔者就高中化学电化学教学中的“三池”问题做几点粗浅的总结,希同仁斧正。

1.对电极的理解与认识的问题

电极可以是两种活泼性不同的金属电极,可以是金属与非金属(如石墨),可以都是惰性电极(如燃料电池),还可以是金属和金属氧化物(如铅蓄电池);而电解质则既可以是某电解质的水溶液,也可能是熔融盐。

2.电极正负极的判断问题

负极:电子流出的一极、电流流入的一极、金属性相对较活泼的一极(注意一些特殊的电极)、发生氧化反应的一极、阴离子移向的一极、被腐蚀的一极、质量减小的一极、燃料气体在其上面失电子的一极、根据其他电极反应现象等。

正极:电子流入的一极、电流流出的一极、金属性相对较不活泼的一极、发生还原反应的一极、阳离子移向的一极、被保护的一极、产生气体获析出金属的一极、助燃气体在其上面得电子的一极、根据其他电极反应现象等。

3.判断电极名称与电极反应的关系问题

原电池电极称作正负极,负极发生氧化,正极发生还原,而电解池、电镀池的两极习惯上称作阴、阳极。本质上根据外接电源或电解质溶液中阴、阳离子的移动方向确定的名称,阴离子向阳极移动,阳离子向阴极移动。可概括为:阳——氧,阴——还。

4.电极反应式的书写问题

该问题在电化学的学习中,对学生而言是一个很难的问题,要紧紧抓住原电池和电解池的不同本质(自发和非自发),使问题得到有效解决。

(1)对于原电池,电极反应式和总反应式的书写方法一般是:第一步:判断正负极;第二步:根据负极及溶液中离子参加反应情况确定电极反应;第三步:将电极反应相加得总反应式。原电池的“加和法”非常重要,对于任何一个原电池反应,只要先写出易写的一极反应式,用总反应式减去其中一极的反应式,就可得另一极的反应式(特别注意电荷守恒)。

(2)对于电解池,电极反应和总反应式的书写方法一般是:第一步:确定电极的材料及阴阳极;第二步:根据电极材料和溶液介质情况分析判断电极反应;第三步:将电极反应相加得总反应式(注意有水被电解时的情况)。

5.电解规律的归纳总结问题

(1)惰性电极电解酸、碱、盐溶液,就可以分为电解水型(强酸、强碱和活泼金属的含氧酸盐如H2SO4、NaOH、Na2CO3)、电解本身型(不活泼金属的非含氧酸盐如CuCl2)、放H2生碱型(活泼金属的非含氧酸盐如NaCl)、放O2生酸型(不活泼金属的含氧酸盐如CuSO4)等。

(2)阴阳离子的放电按顺序:

阳极:金属阳极(Au、Pt除外)>S2->I-> Br->Cl->OH->含氧酸根離子和F-。

阴极:Ag+>Hg+>Fe3+>Cu2+>Pb2+>H+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>(H+)>Mg2+>Na+>Ca2+>K+。

(3)电解规律:

①位于前边的还原性强的微粒优先失去电子。只要有水,含氧酸根离子和F-就不能失去电子。若阳极是活泼或较活泼金属时,一般是电极的金属失去电子,而不是电解液中阴离子失去电子。

②阳离子放电,其顺序大体可参照金属活动顺序来推断。位于金属活动顺序表后面的金属,其对应的阳离子越易得到电子: 即位于前边的氧化性强的微粒优先得到电子。只要有水,一般H+后面的离子不能得到电子。

③一般电解规律(惰性电极)可以概括为:阳极:无卤(I2、Br2、Cl2)有氧,阴极:前氢后金(氢前析氢,氢后析金) ,需要特别注意的是电解一定要看好阳极材料,若是活泼金属则是该金属放电。

6.电解后电解质溶液的复原的问题

电解后电解质溶液怎样才能复原?是学生比较困惑的问题。例如(2011年全国二卷第10题)用石墨作电极电解CuSO4溶液。通电一段时间后,欲使电解液恢复到起始状态,应向溶液中加入适量的( )。

A.CuSO4 B.H2O C.CuO D.CuSO4·5H2O

电解CuSO4溶液为什么要加CuO?这就要根据具体情况总结出规律—加入适量阴阳两极产物的化合物。总的来讲,就是既要考虑质又要考虑量。这样,就不难理解电解CuSO4溶液,为什么要加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。

参考文献:

[1]李爱侠.原电池的正负极判断中的“非常道”[J].河北理科教学研究,2010,(01).

[2]李成国.对电化学中正负阴阳的教学探讨[J].教学仪器与实验,2008,(03).endprint

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