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电解原理及其应用的学习方法

来源:摘抄于因特网作者:爱莉 点击:所属专题: 电解池
《电解原理及其应用》是电化学知识的一个重要组成部分,但新教材将这一部分知识内容放在第三册中,与原电池知识的学习时间间隔较长,因前摄抑制导致很多学生将电解知识与原电池知识弄混淆,产生很大的学习障碍。这里谈谈《电解原理及其应用》的学习方法,供同学们学习

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《电解原理及其应用》是电化学知识的一个重要组成部分,但新教材将这一部分知识内容放在第三册中,与原电池知识的学习时间间隔较长,因“前摄抑制”导致很多学生将电解知识与原电池知识弄混淆,产生很大的学习障碍。这里谈谈《电解原理及其应用》的学习方法,供同学们学习借鉴。

一、注重理解,加强记忆

理解是记忆的前提和基础,理解记忆比机械记忆更有效,因为,只有理解了的东西才记的牢靠、记的长久,所以,学习过程中一定要注重理解,尤其是还有影响这部分知识学习的原电池知识在打搅,同学们在学习过程中就更应该在理解上多下工夫。把握四点:

⑴ 重基础,不能放松 本单元的基础知识是电解原理,它涉及的概念、电解反应类型等是比较多的,掌握这些内容,本单元知识的学习可以说就完成了一大半,因此,在思想上应有“重基础、夯基础”的观念,在行动上要有“应用基础、落实基础”的意识。只有这样,你才能较好的理解、掌握所学的知识,并通过运用加以巩固。基础知识都熟悉了,解题时才能“生巧”、才能灵活。“重基础,不放松”这也是理解知识的前奏。

⑵ 抓关键,把握实质 无论是一个基本概念、基本原理的理解,还是一个基本模型的分析、基本反应式的书写等,要提纲挈领地抓住其关键内容,比如电解概念的中心词有:电流、电解质、氧化还原反应、阴阳极等,它告诉我们:

①必须有外加电源,这是与原电池的最大区别;

②要有电解质做介质或参与反应;

③一定要是氧化还原反应情况(这也是电解原理的核心内容),其它如发生中和反应等的物质就不能构成电解池的条件;

④电极名称与原电池有区别。这样来理解问题,既能加深印象,又容易把握实质。

又比如电解过程中,各电极上得失电子的数目始终是相等的,理解了这一条规律,有关电解问题的计算就好处理了。

⑶ 用对比,发现异同 对比是深化理解的“良药”,是化学学习的一种重要学科方法。可以将有联系或易混淆的知识放在一起比较,如电解知识与原电池知识、电解池与电镀池等;也可以将形似而质异或形异而质似的习题放在一起比较分析,以此来加深学生对知识的理解。如下例:

电解原理及其应用的学习方法

【题目】 把锌片和铁片放在盛有稀食盐水和酚酞试液混合溶液的玻璃皿中(如图所示平面图),经过一段时间后,首先观察到溶液变红的区域是(      )

A、Ⅰ和Ⅲ附近

B、Ⅰ和Ⅳ附近     

C、Ⅱ和Ⅲ附近

D、Ⅱ和Ⅳ附近

此题通过习题的形式将电解知识与原电池知识揉和在一起。学生要解决此问题,必须要从概念、模型、电极名称、电极反应式等方面去区分,这些知识都弄清楚了,才能顺利解答此题。在概念学习中可以此题为切入点,引导学生在应用过程中区分电解知识与原电池知识,达到“在应用中理解、在理解中应用”的效果。分析从略,答案为B。

⑷ 有问题,及时解决 在知识理解过程中,可能会遇到这样那样的问题,尤其是解题过程中最容易暴露问题,一定要及时进行修正,以强化正确记忆。如理解和记忆离子放电顺序时,既要记一般规律,又要结合具体情景分析问题,如下例:

电解原理及其应用的学习方法

【题目】 用Pt电极电解含有各0.1mol Cu2+和X3+的溶液,阴极析出固体物质的质m(g)与溶液中通过电子的物质的n(mol)的关系见图示。则离子的氧化能力由大到小排列正确的是( )

A、Cu2+>X3+>H      

B、H>X3+>Cu2+

C、X3+>H>Cu2+    

D、Cu2+>H>X3+

分析:有些学生没认真分析,就将X3+与Fe3+联系起来,选择C答案。这其实是简单记忆阳离子放电顺序导致定势思维造成的结果。本题的解题信息在图象中:一通电就有固体析出,且通过0.2mol 电子后,再没有固体析出了,说明是Cu2+放电的结果。X3+不放电,故答案应为D。

上例充分说明理解的重要性,也强调记忆的灵活性。理解是记忆的前提,记忆是理解的归宿。将记住的东西置于知识出现的背景中,并与具体问题结合起来进行处理,掌握学过的知识才能事半功倍。

二、抓住重点,突破难点

本单元知识学习的重点内容之一是电解饱和食盐水(氯碱工业原理),它也是高考命题的热点内容。学习时可以用一条线来贯穿这一知识点,如“粗盐的提纯→电解原理→电解装置→电解计算→综合应用”等,对每一环节的原理要在理解的基础上进行把握,然后剖析一些细节问题,条件许可还可以将部分知识进行拓展、延伸,以丰富自己的知识水平。

在抓重点内容时,对本单元的难点内容----电极反应式的书写,更不能忽视。正确书写电极反应式要从以下几个环节入手:

①分清电极,与电源正极相连的为阳极,与负极相连的为阴极。

②剖析溶液,电解质溶液中有哪些阳离子,哪些阴离子,并分类。

③注意先后,即离子放电顺序如何。

④书写电极反应式,注意使电子得失守恒。

⑤检查,两电极反应式相加要等于总反应式或总反应式减一电极反应式得另一电极反应式。

三、善于总结,注意归纳

本单元可以归纳的知识还是比较多的。如用惰性电极电解酸、碱、盐溶液,就可以分为电解水型(例NaOH)、分解电解质型(例CuCl2)、放H2生碱型(例NaCl)、放O2生酸型(例CuSO4)等。又如电极名称与电极反应的关系可以用四个字概括:阳----氧,阴----还;实际上只须记“阳氧”两个字就可以了,其它的可以推理。再如电解的计算是本单元的一个重点应用问题,其常用的解题方法可以归结为两种:一是根据电解方程式或电极反应式列比例求解;二是利用各电极、线路中转移的电子数目守恒列等式求解(此法较为简便)。心理学上讲,将须记忆的东西浓缩的越多,提炼的越精简,就越容易记住。所以,学习中一定要注意将知识进行归纳、总结。

四、联系应用,逐步提高

电化学的内容是历年高考命题的重点内容之一,出题形式丰富,其考查方式举例如下:

⑴ 电解原理的基础知识:包括电极名称或电解产物的确定、根据电极变化判断金属活泼性强弱或电极材料、电极反应式的书写或属性等。

例1 (2002年河南)在原电池和电解池的电极上所发生的反应,同属氧化反应或同属还原反应的是( )

A、原电池正极和电解池阳极所发生的反应

B、原电池正极和电解池阴极所发生的反应

C、原电池负极和电解池阳极所发生的反应

D、原电池负极和电解池阴极所发生的反应

分析:原电池负极和电解池阳极发生的是氧化反应;原电池正极和电解池阴极发生的是还原反应。故答案为B、C。

⑵ 有关电解的计算:通常是求电解后某产物的质量、物质的量、气体的体积、某元素的化合价以及溶液的pH、物质的量浓度等。运用电子守恒原理解答较好。

例2 (2002年春季)通以相等的电量,分别电解等浓度的硝酸银和硝酸亚汞(亚汞的化合价为+1价)溶液,若被还原的硝酸银和硝酸亚汞的物质的量之n(硝酸银):n(硝酸亚汞)=2︰1,则下列表述正确的是( )

A、在两个阴极上得到的银和汞的物质的量之n(Ag):n(Hg)=2︰1

B、在两个阳极上得到的产物的物质的量不相等

C、硝酸亚汞的分子式为HgNO3

D、硝酸亚汞的分子式为Hg2(NO3)2

分析:通以相等的电量即是通过相同的电子数,银和亚汞都是+1价,因此,得到的单质银和汞的物质的量也应相等;又因电解n(硝酸银)n(硝酸亚汞)=2︰1,硝酸银的化学式为AgNO3,故硝酸亚汞的化学式不可能为HgNO3,只能为Hg2(NO3)2。所以,正确选项为D。

电解原理及其应用的学习方法

⑶ 联系生产生活:主要是新技术、新情景等问题的处理。

例3 (2002年上海)某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器,用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液,通电时,为使Cl2被完全吸收,制得有较强杀菌能力的消毒液,设计了如图的装置,则对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是( )

A、a为正极,b为负极;NaClO和NaCl

B、a为负极,b为正极;NaClO和NaCl

C、a为阳极,b为阴极;HClO和NaCl

D、a为阴极,b为阳极;HClO和NaCl

分析: 用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液发生的反应是:2NaCl+2H2O电解原理及其应用的学习方法2NaOH+H2↑+Cl2↑,副反应为:2NaOH+Cl2=NaCl+NaClO+H2O,则可推知使Cl2被完全吸收制得有较强杀菌能力的消毒液的主要成分是NaClO和NaCl溶液,其中起消毒作用的是NaClO溶液。电解过程中阴极产生H2,结合图示,消毒液发生器的液体上部空间充满的是H2,故电源a极是负极,b为正极。所以答案为B。

⑷ 综合应用:

与物理学中的电路分析、电流强度、电阻、能量转化等联系渗透,也可以与环境保护、高新技术(如航天飞船)等综合测试。命题的灵活性大,学生思维空间的自由度也较大,正符合“3+X”考试精神。

电解原理及其应用的学习方法

例4 (2003年春季)如图是可用于测量阿伏加德罗常数的装置示意图,其中A、B是两块纯铜片,插在CuSO4稀溶液中,铜片与引出导线相连,引出端分别为X、Y。

⑴ 当以I=0.21A的电流电解60min后,测得铜片A的质量增加了0.25g,则图装置中的X端应与直流电的 极相连,它是电解池的           极。

⑵ 电解后铜片B的质量 (答“增加”、“减少”或“不变”)。

⑶ 列式计算实验测得的阿伏加德罗常数NA。(已知电子电量E=1.60×10-19C)

分析:⑴因为铜片A的质量增加,B为电解池的阴极,电极反应式为:Cu2++2e-=Cu,X端应与直流电的负极相连接。

⑵铜片B则为电解池的阳极,电极反应式为:Cu-2e-=Cu2+,其质量减少。

NA=64g·mol-1×0.21c·s-1×60min×60s·min-1/(0.25g×2×1.60×10-19C)=6.0×1023mol-1


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