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電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能解題規(guī)律思考

2015-05-30 02:45王修亮
儷人·教師版 2015年6期
關(guān)鍵詞:學(xué)習(xí)效率電解

王修亮

【摘要】以“電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能”為例,引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)規(guī)律,提高化學(xué)學(xué)習(xí)效果。

【關(guān)鍵詞】電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能 電解 電化學(xué)規(guī)律 學(xué)習(xí)效率

電化學(xué)是高考必考內(nèi)容,很多同學(xué)感到很棘手。本人認(rèn)為化學(xué)是一門(mén)規(guī)律性很強(qiáng)的學(xué)科,除了要夯實(shí)基礎(chǔ)之外,還應(yīng)該通過(guò)總結(jié),找出規(guī)律,提高化學(xué)學(xué)習(xí)效果。怎樣才能在高三化學(xué)學(xué)習(xí)中提高學(xué)習(xí)效果?本人以電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能為例,淺談一下電能轉(zhuǎn)化為電能規(guī)律,提高化學(xué)學(xué)習(xí)效果。

一、解題思路規(guī)律總結(jié)

很多同學(xué)拿到電化學(xué)題目不知道從哪里下手,如何才能讓同學(xué)們快速弄清題意,順利找到解題突破口,需要進(jìn)行總結(jié)。根據(jù)多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能這一類(lèi)習(xí)題的解題思路都有一個(gè)模式。這個(gè)模式就是:先判斷電極(判斷電極的陰、陽(yáng)極,陽(yáng)極是否是活性電極),再分析溶液中有哪些陰、陽(yáng)離子,根據(jù)離子放點(diǎn)順序確定有哪些離子放電,用表格法寫(xiě)出電極反應(yīng)式。根據(jù)這個(gè)規(guī)律很多難題迎刃而解。

例1、用鉑電極電解CuSO4和KNO3的混合溶液500mL,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后,兩極均得到標(biāo)準(zhǔn)狀況下5.6L氣體。(假設(shè)溶液體積忽略不計(jì)) 求:(1)原混合溶液中CuSO4的物質(zhì)的亮濃度為多少? (2)電解后的溶液的pH值是多少?

思路分析:先判斷陽(yáng)極是鉑電極(非活性電極),再分析溶液里離子有:Cu2+、H+、K+、和OH-、SO42+、NO3-。最后確定放電順序,陽(yáng)極離子放電順序:OH->SO42+、NO3-,陰離子放電順序:Cu2+>H+>K+。電極反應(yīng)式見(jiàn)表1。

根據(jù)分析不難得出H2和O2各0.25mol, Cu2+也為0.25mol。所以C(CuSO4)=0.5mol/L,c(H+)=1.0mol/L ,PH=1。

例2. 用惰性電極電解物質(zhì)的量濃度相同體積比為1:3的硫酸銅,氯化鈉的混合溶液,可能發(fā)生的反應(yīng)有下列反應(yīng)的那幾個(gè)?

思路分析:先判斷陽(yáng)極是惰性電極(非活性電極),再分析溶液里離子有:Cu2+、H+、Na+、和Cl-、OH-、SO42+。最后確定放電順序,陽(yáng)極離子放電順序:Cl->OH->SO42+,陰離子放電順序:Cu2+>H+>K+。電極反應(yīng)式見(jiàn)表2。

根據(jù)分析很容易得出2、3、4正確。

二、電子守恒規(guī)律

在電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能裝置中,電子由負(fù)極流出到陰極,陽(yáng)極失去電子給正極。陰、陽(yáng)極之間的電解質(zhì)溶液沒(méi)有電子轉(zhuǎn)移,是離子在移動(dòng),陽(yáng)離子移向陰極,陰離子移向陽(yáng)極。陰極、陽(yáng)極、正極、負(fù)極轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目相等。

例3、如圖1為相互串聯(lián)的甲乙兩個(gè)電解池,甲池為CuSO4溶液。請(qǐng)回答:若甲槽陰極增重12.8g,則乙槽陰極放出氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為_(kāi)___。

由表3可知,要使得加0.1mol Cu(OH)2后恰好恢復(fù)到電解前的濃度和pH,則陰極析出0.1molCu和0.1molH2,陽(yáng)極析出0.1mol O2。無(wú)論從陰極看還是從陽(yáng)極看,都是轉(zhuǎn)移0.4mol電子。

三、可逆電池

可逆電池問(wèn)題令很多同學(xué)頭疼,如果細(xì)心研究這類(lèi)問(wèn)題很有規(guī)律性。可逆電池的規(guī)律是:

“放電”反應(yīng)表示原電池反應(yīng),可將該反應(yīng)拆成兩個(gè)半反應(yīng)。氧化反應(yīng)為負(fù)極發(fā)生的反應(yīng),特點(diǎn)是失去電子化合價(jià)升高。還原反應(yīng)為正極發(fā)生的反應(yīng),特點(diǎn)是得電子化合價(jià)降低。

“充電”表示電解池反應(yīng),陰極的電極反應(yīng)就是原電池負(fù)極反應(yīng)的逆反應(yīng),陽(yáng)極的電極反應(yīng)就是原電池正極反應(yīng)的逆反應(yīng)。這類(lèi)問(wèn)題有一個(gè)典型的例子,就是鉛蓄電池。電池反應(yīng):Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O 。放電時(shí)可將電極反應(yīng)拆成兩個(gè)半反應(yīng):

四、多池組合

多池組合問(wèn)題也頗令同學(xué)棘手,這類(lèi)問(wèn)題的解決模式就是電極活潑性差距最大的一組為原電池,其他池為該原電池驅(qū)動(dòng)下的電解池。由該原電池的正、負(fù)極,確定電解池的陽(yáng)、陰極。

例5、如下圖2所示,其中甲池的總反應(yīng)式為:2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O

下列說(shuō)法正確的是

A.甲池是電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置,乙、丙池是化學(xué)能轉(zhuǎn)化電能的裝置

B.甲池通入CH3OH的電極反應(yīng)為CH3OH-6e-+2H2O=CO32-+8H+

C.反應(yīng)一段時(shí)間后,向乙池中加入一定量Cu(OH)2固體,能使CuSO4溶液恢復(fù)到原濃度

D.甲池中消耗280 mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)O2,此時(shí)丙池中理論上最多產(chǎn)生1.45g固體

思路分析:本題甲池明顯為原電池,乙池、丙池都是甲池驅(qū)動(dòng)下的電解池,通入甲醇一級(jí)為負(fù),與之相連的Pt電極為陰極。通入氧氣一級(jí)為正極,與之相連的石墨電極為陽(yáng)極,所以A明顯錯(cuò)誤。甲池為堿性溶液,不能產(chǎn)生H+,所以B錯(cuò)誤。乙池為過(guò)量的CuSO4溶液,沒(méi)有水損失,所以加Cu(OH)2恢復(fù)溶液是錯(cuò)誤的。甲池中消耗280 mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)O2,為0.0125mol,該電極轉(zhuǎn)移0.05mol電子,所以丙池也要轉(zhuǎn)移0.05mol電子,產(chǎn)生0.05mol OH-,產(chǎn)生0.025mol的Mg(OH)2固體為1.45g,D正確。

以上只是筆者在“電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能”這一教學(xué)內(nèi)容上的一些思考、總結(jié)的一個(gè)片段,希望能起到拋磚引玉的作用。

順應(yīng)課程改革,提高課堂效率,是每一個(gè)教育工作者的本職工作。老師不能只是個(gè)教書(shū)匠,學(xué)生也不能只是個(gè)知識(shí)的容器。教師是學(xué)生學(xué)習(xí)的引領(lǐng)者,引領(lǐng)著學(xué)生學(xué)會(huì)學(xué)習(xí),學(xué)會(huì)總結(jié),學(xué)會(huì)創(chuàng)造;教師是學(xué)生學(xué)習(xí)的助手,讓學(xué)生盡可能的少走彎路,盡早地成才。學(xué)生也應(yīng)該活學(xué)活用,加強(qiáng)反思,總結(jié)規(guī)律、這樣定能提高學(xué)習(xí)效率,取得事半功倍的效果。

【參考文獻(xiàn)】

[1]畢華林.探究學(xué)習(xí)論[M].濟(jì)南:山東教育出版社,2004.

[2]化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)解讀[M].武漢:湖北教育出版社,2004.

[3]化學(xué)反應(yīng)原理.江蘇教育出版社,2006.

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