培養學生的電極反應式書寫技巧

吳 超

(山東省沂南縣第一中學 276300)

電化學是高中教學的重點之一，電極反應式的快速、準確書寫是解題的切入口.在教學中如何注重知識的積淀與傳承，從簡單入手、洞察教材內涵，培養書寫技巧.

一、注重傳承、對接統一中的對立

技能從簡單學起、技巧從熟練中感悟.從最常見、最基礎也是最重要的電池切入，借助實驗現象，尋找電極反應與氧化還原反應間的“對接”.

原電池裝置示意圖負極(Zn)現象鋅片不斷溶解反應式Zn-2e-Zn2+正極(C/Cu)現象有氣泡產生有紅色物質附著反應式2H++2e-H2↑Cu2++2e-Cu電池總反應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，意識到原電池的正、負電極反應就是將統一為一體的氧化反應與還原反應“割裂、對立”起來.作為技能鞏固，請學生填寫下表中電極反應式，由此要求學生注意：Fe 和Fe3+放電產物都為Fe2+.

電池總反應方程式正極反應式負極反應式Fe+2FeCl33FeCl2Cu+2FeCl3CuCl2+2FeCl22KI+2FeCl32FeCl2+2KCl+I22Fe3++2e-2Fe2+Fe-2e-Fe2+Cu-2e-Cu2+2I--2e-I2

二、洞察契機、耐心剖析教材內涵

根據原電池工作原理，人們開發了許多化學電源.對其電極反應的分析和書寫就困難多了，有哪些規則要考慮？書寫思路有無“程序”可循？怎樣在傳授知識的同時，多些方法引導？

思維程序正極(還原反應)反應式的演變①確定氧化劑、還原產物PbO2—PbSO4②由化合價變化,確定獲得電子數目PbO2+2e-—PbSO4③由元素守衡,結合溶液酸堿性,協調參與微粒PbO2+2e-+H++SO2-4—PbSO4+H2O④由元素守恒或電荷守恒,確定補充微粒的計量系數PbO2+2e-+4H++SO2-4PbSO4+2H2O

在思維程序③，參與微粒無外兩類情況：H+/H2O(酸性)、OH-/H2O(堿性)，誰為反應微粒、誰為生成微粒？只需先假定一種情況，略做分析便可.所以，書寫時不僅要考慮元素與電荷守恒，還要考慮電解質溶液酸堿性、后續引發的離子反應等.

練習:請書寫(1)直接甲醇燃料電池(DMFC)[由甲醇負極、氧正極和質子交換摸構成；在催化劑作用下甲醇被氧化為水和二氧化碳，甲醇用完后，只需要補充甲醇就可以繼續使用.]，(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，CO為負極燃氣，空氣與O2的混合氣為正極助燃氣]工作原理反應式.

電池名稱正極反應式負極反應式電池反應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：

[1]中華人民共和國教育部. 高中化學課程標準[M].北京:人民教育出版社,2007.