剑桥高中教材与人教版高中化学有关电化学内容的比较

摘 要：剑桥高中教材中电化学的内容与人教版教材内容差异较大，剑桥高中教材注重用实验结果比较得出结论，内容涉及大学无机化学知识。人教版高中化学用实验原理推导得出结论，二者有异曲同工之妙。

关键词：高中化学；剑桥高中教材；人教版高中教材；电化学内容；比较

目前，出国读大学也逐渐成为一种趋势，许多国际学校引入剑桥高中全英文教材，那么剑桥高中化学教材与人教版高中化学教材在内容上究竟存在哪些差异呢？下面本文就以电化学知识为例介绍一下两种教材的异同和側重点。

在人教版高中化学选修四第四章电化学基础一章分为四节，分别是原电池、化学电源、电解池和金属的电化学腐蚀与防护四部分。原电池一节以铜锌原电池为例将原电池的原理、盐桥的作用等；第二节一次电池和二次电池和燃料电池，如锌银电池和铅蓄电池等；第三节介绍电解池的电解原理以及电解原理的应用，如电解饱和食盐水、电镀和电冶金的原理。

在讲解电解饱和硫酸钠溶液的原理时，溶液中存在4种离子分别是Na+、SO42-、H+和OH-，根据阳离子移向阴极，阴离子移向阳极，Na+、H+移向阴极，SO42-、OH-移向阳极，那么在阴极Na+、H+应该谁放电呢？在阳极SO42、OH-又应该谁放电？

这里需要用原理解释，根据金属活动顺序表金属Na的活动性强于H，那么H+的氧化性大于Na+，即H+的得电子能力（放电）大于Na+，因此在阴极H+放电。而在阳极OH-的放电能力大于含氧酸根（这一结论是直接给出的），因此在阳极OH-放电。

而在剑桥高中教材中直接引入电极电势的概念，很简单的解决了溶液中离子放电顺序的问题。首先确定标准电极电势，以H+/H为标准，电极组成是H2的大气压在101KPa、H+的浓度为1.00mol/L、使用惰性铂电极，规定H+/H的电极电势为零，其余电极跟它相比较得到的数值即为该电极的标准电极电势，如以H+/H和Zn2+/Zn组成的电对测出该电池的电势为-0.76V，则Zn2+/Zn的标准电极电势为-0.76V。相同的方法可以测出许多半电池的电极电势，可以查表，以不同的电对组成的电池也可以测出整个电池的电势Eθ。

那么标准电极电势的数值大小与阴阳离子的还原性和氧化性的强弱有怎样的关系呢？标准电极电势越大，说明该电极比标准氢电极的氧化能力越强，该离子越容易被还原，该离子的氧化性也越强，如Ag+/Ag和Cu2+/Cu的标准电极电势分别是+0.80V和+0.34V，那么氧化性Ag+>Cu2+；而标准电极电势越小，则说明该金属单质的还原性越比氢更强，则该金属单质越容易失电子（放电）。如Mg2+/Mg和Zn2+/Zn的电极电势分别是-2.38V和-0.76V，那么金属的还原性：Mg>Zn。

因此当电解硫酸钠溶液是时阴阳两级分别是哪种离子放电问题也就迎刃而解了。在阴极Na+/Na和H+/H的标准电极电势分别是-2.72V和0.00V，根据数值比较，氧化性：H+>Na+，则在阳极应该H+放电。在阳极SO42-/SO2和O2/OH-的标准电极电势分别是+0.17V和0.4V，说明O2的氧化性更强，SO2的还原性更强，而失电子能力：OH->SO42-，因此在阳极OH-放电，因此电解硫酸钠溶液时，阴阳两极分别产生H2和O2，相当于在电解水，随着电解进行，溶液浓度逐渐增大。

如果当溶液中各种离子不等于1.00mol/L时，就无法用标准电极电势进行比较，这时又该怎么办呢？只需要用能斯特方程计算即可。能斯特方程的表达式：E=Eθ+（RT/zF）ln[氧化态]/[还原态]，带入相应的数据计算即可。这里R为常数，数值为8.314J·mol·-1K·-1，T为开尔文温度，当温度为0℃时，T=273K，z表示该电对发生氧化还原反应转移的电子数，F为法拉第常数，F=96500库仑；当温度为25℃时，该表达式通过简化可以得到：E=Eθ+0.059/z lg[氧化态]/[还原态]，带入相应的浓度计算即可，这样就解决了计算任意浓度电对的电极电势。

那么当电解极稀的氯化钠溶液时会发生怎样的情况呢？这时在阳极会产生氧气和氯气的混合气体，并且溶液浓度越稀，则生成氧气的比率越高。因为当溶液浓度极稀的情况下，相当于在电解水，因此在阳极由于OH-放电而产生氧气。

从以上内容可以得出两种教材在讲解电化学知识的异同：

第一，剑桥高中化学教材内容涉及较广。剑桥高中化学教材涉及大学知识点，如电极电势的内容和能斯特方程等，通过引入这些知识能更好地理解氧化性和还原性强弱，通过数据比较非常简单直观，更便于学生理解而不用死记硬背，并且能够与大学知识很好衔接。

第二，人教版高中化学更注重知识的有机联系和学生的层次。人教版高中化学教材让学生通过原理理解知识点，对一些知识点在教材中讲解较为简单，高中知识与大学知识存在截然的界限。

总之，剑桥高中教材讲解知识内容更为广泛，部分内容涉及大学化学知识点，但对于一些难懂的知识点讲解更简便更容易理解。而人教版高中化学更注重知识的有机联系和学生的层次，对一些知识点在教材中讲解较为简单，但考试题目更综合难度更大。这是两种教材的总体区别，但二者都达到了传授知识的目的，可谓异曲同工，各有千秋。

参考文献

[1]李小颜.中英高中化学教材的比较[D].辽宁师范大学，2014，12.

作者简介

余江柳，硕士研究生学历，中学一级教师，研究方向：高中化学教学。

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