學(xué)科教育論文-高中化學(xué)淺談電化學(xué)教學(xué).doc

學(xué)科教育論文-高中化學(xué)淺談電化學(xué)教學(xué)摘要：高中教學(xué)電化學(xué)知識(shí)要點(diǎn)時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)學(xué)生對(duì)電化學(xué)中的幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)常常含糊不清，現(xiàn)將其整理如下，供同仁們參考。關(guān)鍵詞：原電池電解池可能自發(fā)強(qiáng)制在高中原電池和電解池的電化學(xué)教學(xué)中，應(yīng)根據(jù)教材原理將電化學(xué)知識(shí)講解透徹，否則會(huì)給學(xué)生造成錯(cuò)誤的觀點(diǎn)。一、電解池中的可能性1.惰性電極可能反應(yīng)在電解池中一般認(rèn)為惰性電極不參加反應(yīng)，但工業(yè)上用石墨電極電解熔化的Al23制取鋁時(shí)的電極反應(yīng)陽(yáng)極：6O2-12e=3O2陰極：4Al3+12e=4Al在高溫下C能與O2反應(yīng)：C+O2=CO2，故惰性電極石墨的惰性是相對(duì)的。2.陽(yáng)極可能參加反應(yīng)一般認(rèn)為反應(yīng)Cu+H2SO4=CuSO4+H2是不能完成的，但在電解池中可以進(jìn)行。以Cu作陽(yáng)極，其它電極作陰極電解稀硫酸溶液，其電極反應(yīng)為陽(yáng)極：Cu-2e=Cu2+陰極：2H+2e=H2但要注意的是，隨著電解的進(jìn)行C(H+)逐漸減小,C(Cu2+)逐漸增大，電解的后階段變?yōu)殡婂儭ｋ姌O反應(yīng)變?yōu)椋宏?yáng)極：Cu-2e=Cu2+陰極：Cu2+2e=Cu故活性電極作陽(yáng)極時(shí)要參加電極與電解反應(yīng)。3.原子團(tuán)可能放電惰性電極電解溶液時(shí)，原子能團(tuán)一般是OH-放電，但電解Na2SO3溶液時(shí)由于SO32-的還原性遠(yuǎn)強(qiáng)于OH-，其電極反應(yīng)是：陽(yáng)極:SO32-2e+H2O=SO42-+2+陰極:2+2e=H2總反應(yīng)是：Na2SO3+H2O=Na2SO4+H24.同一電極可能放出兩種氣體：惰性電極電解NH4Cl溶液時(shí)，其電極反應(yīng)是：陽(yáng)極：2Cl-2e=Cl2陰極：2H2O+2e=H2+2OH-在陰極，隨著電解的進(jìn)行會(huì)發(fā)生：NH4+OH-=NH3+H2O總反應(yīng)：2NH4Cl=Cl2+2NH3+H2在陽(yáng)極,隨著C(Cl-)的減小也可能發(fā)生2H2O-4e=O2+4H+故陰極放出H2和NH3；陽(yáng)極放出的Cl2中可能有O2。實(shí)際上惰性電極長(zhǎng)時(shí)間電解溶液的最后階段都是電解水。二、原電池的可能性1.不活潑電極可能作負(fù)極在一般情況下，對(duì)于活性不同的兩個(gè)電極來(lái)說(shuō)，由于活潑的一極比不活潑的一極更容易失去電子，從而活潑的一極的電勢(shì)往往要低于不活潑的一極，因此在原電池中一般情況下都做負(fù)極,但這種情況卻并不絕對(duì),我們看下列兩組原電池(1)鎂、鋁電極與NaOH溶液構(gòu)成的原電池總反應(yīng)：2Al+2HO-+2H2O=2AlO2-+3H2負(fù)極：2Al-6e+8OH-=2AlO2-+4H2O正極：6H2O+6e=3H2+6OH-(2)銅、鋁電極與濃硝酸構(gòu)成的原電池由于鋁在濃硝酸中鈍化，總反應(yīng)是：Cu+4HNO3=Cu(NO3)2+2NO2+2H2O負(fù)極：Cu-2e=Cu2+正極：NO3-+2e-+4H+=NO2+2H2O但要注意的是，隨著反應(yīng)(2)的進(jìn)行，總反應(yīng)變?yōu)?Al+3Cu(NO3)2=3Cu+2Al(NO3)2電極反應(yīng)是負(fù)極：2Al-6e=2Al3+正極:3Cu2+6e=3Cu從上兩例中我們可以看出原電池電極的確定還與電解質(zhì)溶液有關(guān),由于電解質(zhì)溶液的不同可能使電極性質(zhì)也不同，如上述裝置改用酸性稀溶液做介質(zhì)，則活性強(qiáng)的鎂、鋁分別做負(fù)極。2.兩個(gè)電極可能相同在一般情況下，對(duì)于只有活性不同的兩個(gè)電極來(lái)說(shuō)，才能形成電勢(shì)差，也才能形成穩(wěn)定的電流進(jìn)而組成原電池，然而是否所有的原電池的電極的活性都要不同呢?我們看下列一組原電池：總反應(yīng)：2H2+O2=2H2O負(fù)極：2H2-4e=4H+正極：O2+4e+4H=2H2O從上例中我們可以看出燃料電池的正、負(fù)極應(yīng)由其通入的氣體的性質(zhì)來(lái)決定，其電極本身的活性不能作為其電極正負(fù)的判據(jù)，如在燃料電池中兩個(gè)電極的活性卻是可以相同的。3.兩個(gè)電極可能浸入不同電解質(zhì)溶液中在中學(xué)教材中出現(xiàn)的原電池裝置一般都是兩個(gè)電極浸入同一電解質(zhì)溶液中形成原電池，致使很多同學(xué)都誤認(rèn)為原電池裝置中的兩個(gè)電極一定要浸入同一電解質(zhì)溶液中，然而在新教材僅出現(xiàn)了一次的丹尼爾電池(鹽橋)卻有力的說(shuō)明了上述觀點(diǎn)的局限性?？偡磻?yīng)：Zn+Cu2+=Zn2+Cu負(fù)極：Zn-2e=Zn2+正極：Cu2+2e=Cu4.氧化還原反應(yīng)只可能設(shè)計(jì)成原電池原電池的實(shí)質(zhì)是把一個(gè)氧化還原反應(yīng)的氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分別在兩個(gè)電極上進(jìn)行，那么是否所有的氧化還原反應(yīng)都能設(shè)計(jì)成原電池呢?我們一起來(lái)看例題：下列反應(yīng)能設(shè)計(jì)成原電池的有()A.C+CO2=2COB.HCl+KOH=KCl+H2OC.Cu+2FeCl3=2FeCl2+CuCl2D.2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O教學(xué)反饋發(fā)現(xiàn)很多同學(xué)都選擇了A和C，他們的理由是這兩個(gè)反應(yīng)都是氧化還原反應(yīng)，然而并非所有的氧化還原都能設(shè)計(jì)成原電池，因?yàn)樵姵氐姆磻?yīng)是化學(xué)能自發(fā)的轉(zhuǎn)化為電能的過(guò)程,因此原電池中進(jìn)行的反應(yīng)必須滿足如下條件即：反應(yīng)必須是氧化還原反應(yīng)而且該反應(yīng)必須是自發(fā)的氧化還原反應(yīng)，因此本題的答案只有C。三、教學(xué)反思經(jīng)過(guò)以上原電池和電解池的分析，我們?cè)陔娀瘜W(xué)教學(xué)中，老師應(yīng)明確告訴學(xué)生：1.原電池反應(yīng)是自發(fā)的氧化還原反應(yīng)。在滿足形成原電池的條件(兩電極、電解質(zhì)溶液、閉合)下，先正確的寫出自發(fā)的氧化還原反應(yīng)方程式(原電池反應(yīng))并確定氧化劑和還原劑。還原劑一定在負(fù)極上反應(yīng)，氧化劑一定在正極上反應(yīng)。如果還原劑是金屬，則該金屬是原電池的負(fù)極，且正極與該金屬不同，如果還原劑不是金屬，則正負(fù)電極由其它電極代替且可相同。這樣，既可以根據(jù)原電池反應(yīng)判斷正負(fù)極和書(shū)寫電極反應(yīng)，也可以將自發(fā)的氧化還原反應(yīng)設(shè)計(jì)成原電池。例(1)將自發(fā)的反應(yīng)3Cu+8HNO3=3Cu(NO3)2+2NO+4H2O設(shè)計(jì)成原電池并寫出電極反應(yīng)。電池構(gòu)成：Cu作負(fù)極、Ag作正極、稀HNO3作電解質(zhì)溶液。電極反應(yīng)：負(fù)極(Cu-2e=Cu2+)；正極(NO3-+3e+4H+=NO+2H2O)2.電解池反應(yīng)是強(qiáng)制的氧化還原反應(yīng)。在滿足形成電解池的條件(電解質(zhì)溶液導(dǎo)電)下，根據(jù)陽(yáng)離子的氧化性順序、陽(yáng)極活性及陰離子的還原性順序，正確的寫出電解池反應(yīng)并確定氧化劑和還原劑。還原劑一定在陽(yáng)極上反應(yīng)，氧化劑一定在陰極上反應(yīng)。如果還原劑是金屬，則該金屬是電解池的陽(yáng)極(陰極任選)；如果還原劑不是金屬，則陽(yáng)極是惰性的(陰極任選)。這樣，既可以根據(jù)電解池反應(yīng)判斷陰、陽(yáng)極和書(shū)寫電極反應(yīng)，也可以將溶液中或離子晶體熔化時(shí)不能自發(fā)的氧化還原反應(yīng)設(shè)計(jì)成電解池反應(yīng)。但要注意的是，惰性電極電解溶液時(shí)最后階段可能是電