培養(yǎng)學(xué)生的電極反應(yīng)式書(shū)寫(xiě)技巧

吳 超

(山東省沂南縣第一中學(xué) 276300)

電化學(xué)是高中教學(xué)的重點(diǎn)之一，電極反應(yīng)式的快速、準(zhǔn)確書(shū)寫(xiě)是解題的切入口.在教學(xué)中如何注重知識(shí)的積淀與傳承，從簡(jiǎn)單入手、洞察教材內(nèi)涵，培養(yǎng)書(shū)寫(xiě)技巧.

一、注重傳承、對(duì)接統(tǒng)一中的對(duì)立

技能從簡(jiǎn)單學(xué)起、技巧從熟練中感悟.從最常見(jiàn)、最基礎(chǔ)也是最重要的電池切入，借助實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，尋找電極反應(yīng)與氧化還原反應(yīng)間的“對(duì)接”.

原電池裝置示意圖負(fù)極(Zn)現(xiàn)象鋅片不斷溶解反應(yīng)式Zn-2e-Zn2+正極(C/Cu)現(xiàn)象有氣泡產(chǎn)生有紅色物質(zhì)附著反應(yīng)式2H++2e-H2↑Cu2++2e-Cu電池總反應(yīng)方程式的雙線橋分析Zn+2H+Z失去2e-↓n2++H得到2e-↑2↑Zn+Cu2+Z失去2e-↓n2++C得到2e-↑u

分析了金屬析氫腐蝕(金屬與酸置換)、伏打原電池(金屬與鹽置換)后，意識(shí)到原電池的正、負(fù)電極反應(yīng)就是將統(tǒng)一為一體的氧化反應(yīng)與還原反應(yīng)“割裂、對(duì)立”起來(lái).作為技能鞏固，請(qǐng)學(xué)生填寫(xiě)下表中電極反應(yīng)式，由此要求學(xué)生注意：Fe 和Fe3+放電產(chǎn)物都為Fe2+.

電池總反應(yīng)方程式正極反應(yīng)式負(fù)極反應(yīng)式Fe+2FeCl33FeCl2Cu+2FeCl3CuCl2+2FeCl22KI+2FeCl32FeCl2+2KCl+I22Fe3++2e-2Fe2+Fe-2e-Fe2+Cu-2e-Cu2+2I--2e-I2

二、洞察契機(jī)、耐心剖析教材內(nèi)涵

根據(jù)原電池工作原理，人們開(kāi)發(fā)了許多化學(xué)電源.對(duì)其電極反應(yīng)的分析和書(shū)寫(xiě)就困難多了，有哪些規(guī)則要考慮？書(shū)寫(xiě)思路有無(wú)“程序”可循？怎樣在傳授知識(shí)的同時(shí)，多些方法引導(dǎo)？

思維程序正極(還原反應(yīng))反應(yīng)式的演變①確定氧化劑、還原產(chǎn)物PbO2—PbSO4②由化合價(jià)變化,確定獲得電子數(shù)目PbO2+2e-—PbSO4③由元素守衡,結(jié)合溶液酸堿性,協(xié)調(diào)參與微粒PbO2+2e-+H++SO2-4—PbSO4+H2O④由元素守恒或電荷守恒,確定補(bǔ)充微粒的計(jì)量系數(shù)PbO2+2e-+4H++SO2-4PbSO4+2H2O

在思維程序③，參與微粒無(wú)外兩類(lèi)情況：H+/H2O(酸性)、OH-/H2O(堿性)，誰(shuí)為反應(yīng)微粒、誰(shuí)為生成微粒？只需先假定一種情況，略做分析便可.所以，書(shū)寫(xiě)時(shí)不僅要考慮元素與電荷守恒，還要考慮電解質(zhì)溶液酸堿性、后續(xù)引發(fā)的離子反應(yīng)等.

練習(xí):請(qǐng)書(shū)寫(xiě)(1)直接甲醇燃料電池(DMFC)[由甲醇負(fù)極、氧正極和質(zhì)子交換摸構(gòu)成；在催化劑作用下甲醇被氧化為水和二氧化碳，甲醇用完后，只需要補(bǔ)充甲醇就可以繼續(xù)使用.]，(2)偏二甲肼[(CH3)2N-NH2]堿性燃料電池，(3)熔融鹽燃料電池[用Li2CO3和Na2CO3的熔融鹽(約650℃)混合物作電解質(zhì)，CO為負(fù)極燃?xì)?，空氣與O2的混合氣為正極助燃?xì)鈃工作原理反應(yīng)式.

電池名稱(chēng)正極反應(yīng)式負(fù)極反應(yīng)式電池反應(yīng)式直接甲醇燃料電池3O2+12H++12e-6H2O2CH3OH+2H2O-12e-CO2↑+12H+2CH3OH+3O22CO2↑+4H2O偏二甲肼堿性燃料電池4O2+8H2O+16e-16OH-C2H8N2-16e-+20OH-2CO2-3+N2↑+14H2OC2H8N2+4O2+4OH-2CO2-3+N2↑+6H2O熔融鹽燃料電池O2+2CO2+4e-2CO2-32CO+2CO2-3-4e-4CO2O2+2CO2CO2

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國(guó)教育部. 高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)[M].北京:人民教育出版社,2007.