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　　摘要：高中教學電化學知識要點時，我們發(fā)現(xiàn)學生對電化學中的幾點認識常常含糊不清，現(xiàn)將其整理如下，供同仁們參考。

　　關鍵詞：原電池　電解池　可能　自發(fā)　強制

　　在高中原電池和電解池的電化學教學中，應根據教材原理將電化學知識講解透徹，否則會給學生造成錯誤的觀點。

　　一、電解池中的可能性

　　1.惰性電極可能反應

　　在電解池中一般認為惰性電極不參加反應，但工業(yè)上用石墨電極電解熔化的Al2Ｏ3制取鋁時的電極反應

　　陽極：6O2--12e = 3O2       陰極：4Al3+ + 12e = 4Al

　　在高溫下C能與O2反應：C+ O2 = CO2，故惰性電極石墨的惰性是相對的。

　　2.陽極可能參加反應

　　一般認為反應 Cu+H2SO4 = CuSO4+ H2是不能完成的，但在電解池中可以進行。以Cu作陽極，其它電極作陰極電解稀硫酸溶液，其電極反應為

　　陽極：Cu - 2e = Cu2+ 　　陰極：2H+ + 2e = H2

　　但要注意的是，隨著電解的進行 C(H+) 逐漸減小,C(Cu2+)逐漸增大，電解的后階段變?yōu)殡婂�。電極反應變?yōu)椋?/p>

　　陽極：Cu - 2e = Cu2+　　　　陰極：Cu2+ + 2e = Cu

　　故活性電極作陽極時要參加電極與電解反應。

　　3. 原子團可能放電

　　惰性電極電解溶液時，原子能團一般是OH-放電，但電解Na2SO3溶液時由于SO32-的還原性遠強于OH-，其電極反應是：

　　陽極:SO32--2e +H2O= SO42- +2Ｈ+　　陰極:2Ｈ++2e = H2

　　總反應是：Na2SO3+ H2O = Na2SO4 + H2

　　4. 同一電極可能放出兩種氣體：

　　惰性電極電解NH4Cl溶液時，其電極反應是：

　　陽極：2Cl--2e = Cl2      陰極：2 H2O +2e = H2+2OH-

　　在陰極，隨著電解的進行會發(fā)生：NH4++ OH- = NH3+ H2O 總反應：2 NH4Cl = Cl2+2NH3+ H2

　　在陽極,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;陽極放出的Cl2中可能有O2。實際上惰性電極長時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極

　　在一般情況下，對于活性不同的兩個電極來說，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極,但這種情況卻并不絕對,我們看下列兩組原電池

　　(1)鎂、鋁電極與NaOH溶液構成的原電池

　　總反應：2Al+2HO-+2 H2O =2AlO2-+3H2

　　負極：2Al-6e+8OH- = 2AlO2-+4H2O

　　正極：6 H2O +6e=3H2+6OH-

　　(2) 銅、鋁電極與濃硝酸構成的原電池由于鋁在濃硝酸中鈍化，總反應是：Cu+4HNO3= Cu(NO3)2 +2NO2+2H2O

　　負極：Cu-2e = Cu2+    正極：NO3-+2e-+4H+=NO2+2H2O

　　但要注意的是，隨著反應 (2) 的進行，總反應變?yōu)?/p>

　　2Al+3Cu(NO3)2 = 3Cu + 2Al(NO3)2

　　電極反應是負極：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溶液有關,由于電解質溶液的不同可能使電極性質也不同，如上述裝置改用酸性稀溶液做介質，則活性強的鎂、鋁分別做負極。

　　2. 兩個電極可能相同

　　在一般情況下，對于只有活性不同的兩個電極來說，才能形成電勢差，也才能形成穩(wěn)定的電流進而組成原電池，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：2H2+O2=2H2O

　　負極：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、負極應由其通入的

　　氣體的性質來決定，其電極本身的活性不能作為其電極正負的判據，如在燃料電池中兩個電極的活性卻是可以相同的。

　　3. 兩個電極可能浸入不同電解質溶液中

　　在中學教材中出現(xiàn)的原電池裝置一般都是兩個電極浸入同一電解質溶液中形成原電池，致使很多同學都誤認為原電池裝置中的兩個電極一定要浸入同一電解質溶液中，然而在新教材僅出現(xiàn)了一次的丹尼爾電池(鹽橋)卻有力的說明了上述觀點的局限性。

　　總反應：Zn+Cu2+=Zn2++Cu

　　負極：Zn-2e=Zn2+        正極：Cu2+ + 2e=Cu

　　4. 氧化還原反應只可能設計成原電池

　　原電池的實質是把一個氧化還原反應的氧化反應和還原反應分別在兩個電極上進行，那么是否所有的氧化還原反應都能設計成原電池呢? 我們一起來看例題： 下列反應能設計成原電池的有(   )

　　A.  C+CO2=2CO

　　B.  HCl + KOH = KCl + H2O

　　C.  Cu + 2FeCl3 =2FeCl2 + CuCl2

　　D.  2NaOH + CO2 = Na2CO3 + H2O

　　教學反饋發(fā)現(xiàn)很多同學都選擇了 A 和 C，他們的理由是這兩個反應都是氧化還原反應，然而并非所有的氧化還原都能設計成原電池，因為原電池的反應是化學能自發(fā)的轉化為電能的過程,因此原電池中進行的反應必須滿足如下條件即： 反應必須是氧化還原反應而且該反應必須是自發(fā)的氧化還原反應，因此本題的答案只有 C 。

　　三、教學反思

　　經過以上原電池和電解池的分析，我們在電化學教學中，老師應明確告訴學生：

　　1. 原電池反應是自發(fā)的氧化還原反應。在滿足形成原電池的條件(兩電極、電解質溶液、閉合)下，先正確的寫出自發(fā)的氧化還原反應方程式(原電池反應)并確定氧化劑和還原劑。 還原劑一定在負極上反應，氧化劑一定在正極上反應。如果還原劑是金屬，則該金屬是原電池的負極，且正極與該金屬不同，如果還原劑不是金屬，則正負電極由其它電極代替且可相同。這樣，既可以根據原電池反應判斷正負極和書寫電極反應，也可以將自發(fā)的氧化還原反應設計成原電池。

　　例(1)將自發(fā)的反應3Cu+8HNO3=3Cu(NO3)2+2NO+4H2O設計成原電池并寫出電極反應。

　　電池構成：Cu 作負極、Ag作正極、稀HNO3作電解質溶液。電極反應：負極 ( Cu-2e=Cu2+ )；

　　正極(NO3-+3e+4H+=NO+2 H2O)

　　2.電解池反應是強制的氧化還原反應。在滿足形成電解池的條件(電解質溶液導電)下，根據陽離子的氧化性順序、陽極活性及陰離子的還原性順序，正確的寫出電解池反應并確定氧化劑和還原劑。還原劑一定在陽極上反應，氧化劑一定在陰極上反應。如果還原劑是金屬，則該金屬是電解池的陽極(陰極任選); 如果還原劑不是金屬，則陽極是惰性的(陰極任選)。這樣，既可以根據電解池反應判斷陰、陽極和書寫電極反應，也可以將溶液中或離子晶體熔化時不能自發(fā)的氧化還原反應設計成電解池反應。但要注意的是，惰性電極電解溶液時最后階段可能是電解水。

　　例(2)在溶液中實現(xiàn) Fe+2H2O =Fe(OH)2+ H2的反應。

　　電解池構成：直流電源、Fe 作電極、 Na2SO4 作電解質溶液, 電極反應 ：

　　陽極Fe-2e + 2OH- = Fe(OH)2  陰極2H2O+2e=2OH-+ H2

　　作者：陳焰 黃開書