劍橋高中教材與人教版高中化學有關電化學內容的比較

摘 要：劍橋高中教材中電化學的內容與人教版教材內容差異較大，劍橋高中教材注重用實驗結果比較得出結論，內容涉及大學無機化學知識。人教版高中化學用實驗原理推導得出結論，二者有異曲同工之妙。

關鍵詞：高中化學；劍橋高中教材；人教版高中教材；電化學內容；比較

目前，出國讀大學也逐漸成為一種趨勢，許多國際學校引入劍橋高中全英文教材，那么劍橋高中化學教材與人教版高中化學教材在內容上究竟存在哪些差異呢？下面本文就以電化學知識為例介紹一下兩種教材的異同和側重點。

在人教版高中化學選修四第四章電化學基礎一章分為四節，分別是原電池、化學電源、電解池和金屬的電化學腐蝕與防護四部分。原電池一節以銅鋅原電池為例將原電池的原理、鹽橋的作用等；第二節一次電池和二次電池和燃料電池，如鋅銀電池和鉛蓄電池等；第三節介紹電解池的電解原理以及電解原理的應用，如電解飽和食鹽水、電鍍和電冶金的原理。

在講解電解飽和硫酸鈉溶液的原理時，溶液中存在4種離子分別是Na+、SO42-、H+和OH-，根據陽離子移向陰極，陰離子移向陽極，Na+、H+移向陰極，SO42-、OH-移向陽極，那么在陰極Na+、H+應該誰放電呢？在陽極SO42、OH-又應該誰放電？

這里需要用原理解釋，根據金屬活動順序表金屬Na的活動性強于H，那么H+的氧化性大于Na+，即H+的得電子能力（放電）大于Na+，因此在陰極H+放電。而在陽極OH-的放電能力大于含氧酸根（這一結論是直接給出的），因此在陽極OH-放電。

而在劍橋高中教材中直接引入電極電勢的概念，很簡單的解決了溶液中離子放電順序的問題。首先確定標準電極電勢，以H+/H為標準，電極組成是H2的大氣壓在101KPa、H+的濃度為1.00mol/L、使用惰性鉑電極，規定H+/H的電極電勢為零，其余電極跟它相比較得到的數值即為該電極的標準電極電勢，如以H+/H和Zn2+/Zn組成的電對測出該電池的電勢為-0.76V，則Zn2+/Zn的標準電極電勢為-0.76V。相同的方法可以測出許多半電池的電極電勢，可以查表，以不同的電對組成的電池也可以測出整個電池的電勢Eθ。

那么標準電極電勢的數值大小與陰陽離子的還原性和氧化性的強弱有怎樣的關系呢？標準電極電勢越大，說明該電極比標準氫電極的氧化能力越強，該離子越容易被還原，該離子的氧化性也越強，如Ag+/Ag和Cu2+/Cu的標準電極電勢分別是+0.80V和+0.34V，那么氧化性Ag+>Cu2+；而標準電極電勢越小，則說明該金屬單質的還原性越比氫更強，則該金屬單質越容易失電子（放電）。如Mg2+/Mg和Zn2+/Zn的電極電勢分別是-2.38V和-0.76V，那么金屬的還原性：Mg>Zn。

因此當電解硫酸鈉溶液是時陰陽兩級分別是哪種離子放電問題也就迎刃而解了。在陰極Na+/Na和H+/H的標準電極電勢分別是-2.72V和0.00V，根據數值比較，氧化性：H+>Na+，則在陽極應該H+放電。在陽極SO42-/SO2和O2/OH-的標準電極電勢分別是+0.17V和0.4V，說明O2的氧化性更強，SO2的還原性更強，而失電子能力：OH->SO42-，因此在陽極OH-放電，因此電解硫酸鈉溶液時，陰陽兩極分別產生H2和O2，相當于在電解水，隨著電解進行，溶液濃度逐漸增大。

如果當溶液中各種離子不等于1.00mol/L時，就無法用標準電極電勢進行比較，這時又該怎么辦呢？只需要用能斯特方程計算即可。能斯特方程的表達式：E=Eθ+（RT/zF）ln[氧化態]/[還原態]，帶入相應的數據計算即可。這里R為常數，數值為8.314J·mol·-1K·-1，T為開爾文溫度，當溫度為0℃時，T=273K，z表示該電對發生氧化還原反應轉移的電子數，F為法拉第常數，F=96500庫侖；當溫度為25℃時，該表達式通過簡化可以得到：E=Eθ+0.059/z lg[氧化態]/[還原態]，帶入相應的濃度計算即可，這樣就解決了計算任意濃度電對的電極電勢。

那么當電解極稀的氯化鈉溶液時會發生怎樣的情況呢？這時在陽極會產生氧氣和氯氣的混合氣體，并且溶液濃度越稀，則生成氧氣的比率越高。因為當溶液濃度極稀的情況下，相當于在電解水，因此在陽極由于OH-放電而產生氧氣。

從以上內容可以得出兩種教材在講解電化學知識的異同：

第一，劍橋高中化學教材內容涉及較廣。劍橋高中化學教材涉及大學知識點，如電極電勢的內容和能斯特方程等，通過引入這些知識能更好地理解氧化性和還原性強弱，通過數據比較非常簡單直觀，更便于學生理解而不用死記硬背，并且能夠與大學知識很好銜接。

第二，人教版高中化學更注重知識的有機聯系和學生的層次。人教版高中化學教材讓學生通過原理理解知識點，對一些知識點在教材中講解較為簡單，高中知識與大學知識存在截然的界限。

總之，劍橋高中教材講解知識內容更為廣泛，部分內容涉及大學化學知識點，但對于一些難懂的知識點講解更簡便更容易理解。而人教版高中化學更注重知識的有機聯系和學生的層次，對一些知識點在教材中講解較為簡單，但考試題目更綜合難度更大。這是兩種教材的總體區別，但二者都達到了傳授知識的目的，可謂異曲同工，各有千秋。

參考文獻

[1]李小顏.中英高中化學教材的比較[D].遼寧師范大學，2014，12.

作者簡介

余江柳，碩士研究生學歷，中學一級教師，研究方向：高中化學教學。

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