判斷電化學題目中電子和離子的移動方向小技巧

蔣輝

【內容摘要】在電化學的教學中，其中一個知識讓很多同學難以記住，更何況掌握呢，那就是在原電池中和電解池中，電子的移動方向和離子的移動方向問題。在電化學中，電子的移動方向和離子的移動方向，可以簡單的判斷出電極的正負或者陰陽，就可以知道應該發生的是氧化反應還是還原反應，是解決電化學問題的關鍵，要在解決問題前，弄清楚這點，就可以將問題變得簡單多了。

【關鍵詞】電子? 離子? 移動方向

在電化學的教學中，其中有一個知識點讓很多同學難以記住，更何況掌握呢，那就是在原電池中和電解池中，電子的移動方向和離子的移動方向問題。在往年的高考題中經常會碰到，比如2017年全國Ⅰ卷第11題的B答案（B.通電后外電路電子被強制從高硅鑄鐵流向鋼管樁），2016年全國Ⅰ卷第11題的A答案（A.通電后中間隔室的SO42-離子向正極遷移，正極區溶液pH增大），2015年全國Ⅰ卷第11題的C答案（C.質子通過交換膜從負極區移向正極區）等。可見，這個知識點在高考中出現的頻率和重要性。對于在教學中如何解決這個問題，本人有個人的一點見解。

本人在教學的過程中，發現，要想記住電子的移動方向和離子的移動方向，必須要去理解。如何理解呢，要有一個更合理的解釋方法和技巧。下邊就將在教學中總結的一點小技巧和大家分享一下。

在原電池中，現以鋅銅原電池為例，我們都能夠掌握一個基本知識，那就是負極發生了氧化反應，而失去了電子（電極反應式：負極Zn-2e-=Zn2+），失去的電子應該去哪里呢，如何流動的呢，當然電子不能在溶液中移動，那么電子就只能沿著導線，“一路向前”，經過外電路，奔向導線的另一端（電極反應式：正極2H++2e-=H2↑）。

那么溶液中的陰陽離子如何移動呢，個人認為，可以有兩種解釋方法：

第一種可以理解為，由于負極（鋅電極），發生氧化反應，鋅失去電子，產生了大量的陽離子Zn2+，負極附近的正電荷增加，為了保持溶液中正負電荷平衡，所以在陰陽離子相互吸引的作用下，陰離子硫酸根離子（SO42-）就向負極移動。由于電子沿著導線流向銅電極，銅電極表面就有大量帶負電荷的電子（e-），同樣的道理，為了保持正負電荷平衡，溶液中的陽離子Zn2+和H+向正極（銅電極）去得電子發生還原反應。當然由于溶液中的氫離子濃度遠遠大于鋅離子濃度，所以最終得到電子的是氫離子而生成了氫氣。

第二種可以理解為，為了使原電池保持一種閉合的回路，當電子流到正極（銅電極）后，電子就不能在溶液中繼續向前流動了。怎么辦呢，為了形成閉合回路，所以，只有讓溶液中的帶同種負電荷的陰離子代替電子繼續向前移動，這樣硫酸根離子（SO42-）就代替電子向負極移動了，而陽離子（H+、Zn2+）向相反的方向正極移動，這樣就可以形成了一個閉合的回路了。這樣也更可以解釋，為什么一定要有電解質溶液了，這樣才可以形成閉合回路。即使是有鹽橋（以鹽橋中的電解質為KCl為例）的原電池裝置，同樣也可以這樣解釋，電子從負極出發后，到了正極后不能繼續向前流動，因為電子不能在溶液中移動。怎么辦呢，就只能讓鹽橋中的帶同種負電荷的陰離子（Cl-）代替電子繼續向前移動，即陰離子氯離子向負極引動，鹽橋中的陽離子（K+）和陰離子的移動方向剛好相反，向正極移動，這樣就剛好看似形成了一個閉合回路。

那么在電解池中，應該怎么解釋電子和陰陽離子的移動方向問題呢？現以電解氯化銅溶液為例。

也可以用同樣的方法來解釋。首先我們要堅信，無論是在原電池中還是在電解池中，電子一定是從負極出發，經過外電路流向正極，只是在流動的過程中經過了陰陽極。弄清這點后，那我們就比較容易去解釋了在電解池中電子和離子的移動方向問題。

第一種解釋方法。在電解池中，我們都知道，帶負電荷的電子從電源的負極出發流向陰極，在陰極的表面聚集了大量帶負電荷的電子，這樣在正負電荷的相互作用下，帶正電荷的陽離子銅離子就會向陰極移動去得電子而發生還原反應（陰極：Cu2++2e-=Cu），帶相反電荷的陰離子氯離子就會向相反的方向陽極移動去失電子而發生氧化反應（電極反應式：陽極：2Cl--2e-=Cl2↑）。

第二種解釋方法。由于電解池和原電池一樣都應該形成閉合回來，因此帶負電荷的電子從電源的負極出發后，流動到了陰極。可是電子不能在溶液中繼續向前流動，因此就讓溶液中帶同種電荷的陰離子氯離子代替其繼續“前進”，這樣陰離子氯離子就向陽極移動了，而帶正電荷的陽離子銅離子就向相反的方向陰極移動，這樣就形成了一個閉合的回路。

第三種比較容易記憶的方法，就是“陰陽結合”的辦法，從字面上來說，就是陰離子移向陽極，陽離子移向陰極，達到陰陽結合，達到一種溶液中的平衡，也很符合哲學的觀點。這個辦法只是用來記憶的，但是并不能解釋為什么陰陽離子要分別移向陽極和陰極，要想更好的掌握溶液中的離子移動方向，還是要從根本上來理解，找原因，按照第一種和第二種辦法就容易解釋，并理解，加以掌握。

在電化學中，電子的移動方向和離子的移動方向，可以簡單的判斷出電極的正負或者陰陽，就可以知道應該發生的是氧化反應還是還原反應，是解決電化學問題的關鍵，要在解決問題前，弄清楚這點，就可以將問題變得簡單多了。