高中化学教学中关于原电池与电解池的综合分析

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摘要： 原电池和电解池是氧化还原反应原理的具体应用，探究电极反应发生的原因， 是理解及应用原电池、电解池的前提和关键。因此，在分析、研究原电池或电解池的问题时，要紧紧抓住氧化还原反应这一主线索。

关键词： 原电池 电解池 电极 电极反应 综合应用

一、原电池与电解池的区别与判断

在“原电池”与“电解池”的教学中，经常会发现一些学生不会区别与判断原电池与电解池，这与学生缺乏感性知识，以及知识上的遗忘有很大的关系。尽管这两部分内容教材中都安排了演示实验，但这两个演示实验的能见度比较低，有关的实验装置都是小型的，后排学生不能清楚地看到实验装置，因此印象不深，记忆不牢。再则学生高二学原电池，高三才学电解池，相隔半年，一些学生不能把前一个实验的记忆与半年后的眼前的实验装置来加以对比、区别，这就造成在以后的练习题中无法根据课本知识来加以区别与判断。解决这个问题比较好的方法是将教师演示实验改为学生分组实验，并且两套实验同时做，然后根据实验分析、研究相似点与不同点，总结它们的根本不同点在于电解池是一定要有外接电源，而原电池是不需要外接电源的。这种实验探究法效果较好，学生的遗忘率也大大降低。

二、原电池正负极的判断与电极反应的书写

关于电源正负极的判断一定要求学生明确：当正负极都由金属组成时，则谁是活泼金属，谁就为负极。这样，学生就能很容易地运用金属活动顺序表来正确判断原电池的正负极，从而能正确地书写电极反应式，同时还要强调负极的金属总是失去电子，即：M-ne ＝M 。而原电池正极上的电极反应则必须根据电解液的成分来决定，电解液成分不同，在正极上的电极反应也不同。例如在锌锰干电池中，用锌片做负极，碳棒为正极，氯化铵饱和溶液为电解液。这时负极的电极反应当然是：Zn－2e ＝Zn ，但正极的电极反应却是：2NH+2e ＝2NH +H ；如果氯化钠饱和溶液电解液，则正极的电极反应却是：2H +2e ＝H 。

三、电解池中阴阳极的判断

在电解池中，阴阳极的判断就方便多了。因为不论何种情况，不论电极材料由什么组成或电解液是什么，与外接电源正极相联的一定是阳极，而阳极的电极反应一定是氧化反应，即一定是电极材料失电子而被消耗的反应（金属材料为电极）；或是电解液中的阴离子移动到阳极（隋性材料为电极）上失去电子生成相应的电解产物。与外接电源负极相联接的就一定是阴极，而阴极起的电极反应一定是还原反应，即一定是电解液中的阳离子移动到阴极上得到电子，生成相应的还原产物。

四、电解池中电极材料、电解液与电解产物的关系

电解池的电极材料与电解液的被电解有密切的关系，分两种情况：

（一）电极材料为惰性电极，如铂电极、碳棒等。惰极电极可不必考虑其参加反应，而只须考虑电解液中各种阴阳离子在电极上的反应。在相同电解条件下，如果电解液中几种金属阳离子同时存在，则可按金属活动顺序表，越不活泼的金属离子越容易在阴极上获得电子析出；如果电解液中有几种阴离子同时存在时，则可按S ＞I ＞Br ＞Cl ＞OH ＞NO＞SO的顺序在阳极上放电析出。

（二）电极材料为非惰性材料时，既要考虑电极的材料，又要考虑电解液中的离子。这也分两种情况：

当阴阳两极的电极材料与溶液中阳离子是同种元素时，这可以应用到电解精炼方面。例如电解粗铜制精铜。含有杂质的铜为阳极，纯铜薄片为阴极，铜盐溶液为电解液，通电后两极发生如下的反应：

在阳极：Cu-2e ＝Cu

在阴极：Cu +2e ＝Cu

在相同电解条件下，当在阳极不断溶解时，一些位于金属活动顺序表中铜以前的杂质元素如铁、锌、镍等失去电子变成离子而进入溶液，如：Fe-2e ＝Fe ；Ni-2e ＝Ni 等。但当它们进入溶液处于离子状态时，它们就比Cu 难得到电子，所以只要控制好电解电压，它们就不能在阴极获得电子而析出，只能留在溶液里。而位于金属活动性表中铜以后的杂质元素如银、金等，因为给出电子的能力比铜弱，所以不能失去电子成离子状态而进入溶液，而只能以金属单质的形式沉落在电解池底部，这部分杂质叫做阳极泥。其中包含着多种铜以后金属。把阳极泥加以处理提炼就能得到金、银等贵重金属。

当阴阳两极的电极材料与溶液中阳离子不是同种元素，如阴极上吊镀件，阳极用耐腐蚀的各种金属，再配以跟阳极相同元素的电解液，这就是电镀。

如果把船体接在电池的负极，电池的正极接碳棒，并将碳棒浸没在海水中。这样船体作为阴极被保护起来不易被海水腐蚀，这称之为阴极保护法。简单地讲述上面这些内容，对扩大学生的知识面，提高学生学习的兴趣大有裨益。

五、原电池及电解池的综合应用

要正确解答培养能力和发展智力的综合题，就必须综合运用原电池与电解池的各方面知识。否则学生不是束手无策，就错误百出。

例如：按下图装置的实验，你能回答下列问题吗？

（1）指出图中哪个是原电池，并指出正负极。

（2）写出原电池两极的反应式。

（3）写出（C）池中两极的反应式，指明阴阳极。向池中滴入酚酞剂发生什么现象？为什么？

（4）如（D）为电镀池，往镀件上镀锌，镀件与锌分别和原电池哪一极相连？电镀液含什么离子？

分析：

在（A）（B）（C）三池中都有化学活泼性不同的两种金属电极，但（Ｃ）池装的是氯化钡溶液，电极材料是Fe与Pt，都不会与电解液起置换反应，所以不能构成原电池。而（A）池与（B）池都是两个我们学习过的原电池，而且是串联。由此可作如下回答：

（1）图中（A）（B）为原电池且串联成电池组。（A）池中的Cu为电池组的正极，（B）池中的Zn为电池组的负极。

（2）电极反应为：

正极：2H +2e ＝H

负极：Zn-2e ＝Zn

（3）（C）池此时已成了电解池，所以电极反应如下：

阳极（Pt）：2Cl -2e ＝Cl

阴极（Fe）：2H +2e ＝H

总电解反应为：BaCl +2H O＝Ba(OH) +H +Cl

此时向（3）池中滴入酚酞，阴极附近的水电离出的H 得e 变成了H 而逸出，造成溶液中OH 浓度大于H 浓度，所以当滴入酚酞溶液会变红。

（4）镀件按在β处与原电池负极（Zn）相联，镀件为阴极，锌板接在a处与电池正极（Cu）相连，锌板为阳极，电镀液中应含有Zn 。

综上所述，中学化学中原电池与电解池部分的内容是综合性的，它涉及几乎全部常见的金属阳离子和常见的阴离子的性质，还包括一部分有关电学方面的知识。这部分教材由于其内容与工业生产及日常生活有较密切的关系，如电镀、电冶、防腐、净化生活用水等，是激发学生学习兴趣的良好素材，同时学习这些内容对培养学生分析问题和解决问题的能力，以及学生在将来的工作中都有重要的作用。我们在教学中要加以重视。

参考文献：

［1］傅献彩，陈瑞华.物理化学.高等教学出版社，1979.

［2］杨德壬，朱福森，赵泓，林纪筠.无机化学.上海科学技术出版社，1983.

［3］张茹芬，李志洪等.状远之路（化学）.北京教育出版社，2007.

［4］邓均，蒋大凤.海定名题•联通训练.东北师范大学出版社，2001.

注：“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。”

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