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電解池中離子的放電規(guī)律探討

◇山東常建芝

關(guān)于電解池中離子放電規(guī)律的考查歷來是高考命題的熱點(diǎn)，教師應(yīng)結(jié)合日常教學(xué)實(shí)踐和高考試題分析,對(duì)電解池中離子放電的影響因素及規(guī)律進(jìn)行探討,提出切實(shí)有效的教學(xué)方法,提高化學(xué)教學(xué)質(zhì)量．

1問題的提出

電解是電流通過電解質(zhì)溶液在陰、陽兩極引起氧化還原反應(yīng)的過程．電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電過程,就是電解質(zhì)溶液的電解過程，把電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能的裝置叫作電解池．作為電解池的一個(gè)重要內(nèi)容,電極反應(yīng)一直是高考命題的熱點(diǎn)．有些教輔書上將陰、陽離子在電解池兩極的放電規(guī)律(兩極均為惰性電極)總結(jié)為:陽離子在陰極放電,陰離子在陽極放電.事實(shí)果真如此嗎?近年有些高考題恰恰與之相反．

2高考試題呈現(xiàn)出的“反常”

2.1陽離子在陽極放電

分析按照教輔書上總結(jié)的規(guī)律,陽極上放電的應(yīng)該是溶液中的陰離子．而結(jié)合題意,電解法制取的PbO2應(yīng)該是溶液中的陽離子(Pb2+)在陽極放電生成的．Pb2+→PbO2是失電子的氧化反應(yīng)過程,陽極上發(fā)生的恰恰是氧化反應(yīng)．

分析解題思路與上題完全相同．電解法制取的MnO2不是溶液中的陰離子在陽極放電生成的,而是溶液中的陽離子(Mn2+)在陽極放電生成的．Mn2+→MnO2是失電子的氧化反應(yīng)過程,陽極上發(fā)生的恰是氧化反應(yīng)．

2.2陰離子在陰極放電

3電解池中離子放電的規(guī)律及其影響因素

由上述3道高考試題可以看出,一些教輔書上總結(jié)的陰、陽離子在電解池兩極的放電規(guī)律(兩極均為惰性電極)與事實(shí)不符,是不正確的．那么,陰、陽離子在電解池兩極放電應(yīng)遵循什么規(guī)律?另外,哪些因素會(huì)影響到陰、陽離子的放電順序?

表1

(1) 用KSCN溶液檢驗(yàn)出Fe3+的現(xiàn)象是____．

(2) Ⅰ中,Fe2+產(chǎn)生的原因可能是Cl-在陽極放電,生成的Cl2將Fe2+氧化．寫出有關(guān)反應(yīng)的方程式________．

(3) 由Ⅱ推測(cè),Fe3+產(chǎn)生的原因還可能是Fe2+在陽極放電,原因是Fe2+具有________．

(4) Ⅱ中雖未檢測(cè)出Cl2,但Cl-在陽極是否放電仍需進(jìn)一步驗(yàn)證．電解pH=1的NaCl溶液做對(duì)照實(shí)驗(yàn),記錄如表2.

表2

①NaCl溶液的濃度是________mol·L-1．② Ⅳ中檢測(cè)Cl2的實(shí)驗(yàn)方法:________．③ 與Ⅱ?qū)Ρ?得出的結(jié)論(寫出2點(diǎn)):________．

4教學(xué)反思

給高中生介紹電極電勢(shì)很明顯是超出《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》和《考試大綱》的．那么教學(xué)過程中應(yīng)如何使學(xué)生準(zhǔn)確把握陰、陽離子在電解池兩極的放電規(guī)律,并對(duì)參加反應(yīng)的離子作出準(zhǔn)確判斷呢?筆者覺得應(yīng)該讓學(xué)生從電解反應(yīng)的本質(zhì)是氧化還原反應(yīng)這一角度入手,那就是陽極永遠(yuǎn)發(fā)生氧化反應(yīng),陰極永遠(yuǎn)發(fā)生還原反應(yīng),并以此確定參與放電的離子．

總之,在實(shí)際生產(chǎn)生活中,電解原理的應(yīng)用非常廣泛,對(duì)社會(huì)的進(jìn)步和發(fā)展發(fā)揮著積極的作用．因而,在對(duì)電解池中離子放電規(guī)律進(jìn)行教學(xué)時(shí),一定要深入鉆研,結(jié)合歷年高考熱點(diǎn)題型,積極總結(jié),歸納整理,強(qiáng)化訓(xùn)練,幫助學(xué)生找出電解反應(yīng)的本質(zhì),真正理解電解的原理,才能真正掌握電解池中離子放電的規(guī)律和過程,提高教學(xué)質(zhì)量,順利完成教學(xué)目標(biāo)．

(作者單位：山東省榮成市第二中學(xué))

分析從實(shí)驗(yàn)結(jié)論可看出:電壓大小對(duì)陰、陽離子放電有影響．電壓的影響實(shí)際上就是電流的影響．當(dāng)電流通過電極時(shí),電極上會(huì)發(fā)生一系列過程,每一步都或多或少地存在阻力．要克服這些阻力,就需要一定的推動(dòng)力,表現(xiàn)在電極電勢(shì)上就出現(xiàn)了與平衡狀態(tài)(無電流通過時(shí))的偏離,即產(chǎn)生極化現(xiàn)象,常用超電勢(shì)來描述．影響超電勢(shì)的因素有電極材料、電極的表面狀態(tài)、電流密度、溫度、電解質(zhì)的性質(zhì)、濃度及溶液中的雜質(zhì)等．陰、陽離子放電順序取決于包含超電勢(shì)的實(shí)際電勢(shì):在陰極上,電勢(shì)越大,其氧化態(tài)離子越優(yōu)先放電;在陽極上,電勢(shì)越小,其還原態(tài)離子越優(yōu)先放電,這才是陰、陽離子在兩極放電所遵循的規(guī)律．