巧用电荷守恒法书写反应式

作者:化学

  在原电池原理及应用的教学过程中,对原电池的工作原理、构成条件及正负极的判断等知识,学生是很容易掌握的,但对于正负极上发生反应的判断及电极反应式和电池总反应的书写却很难掌握,遇到题目时很茫然,无从下手,但是,只要结合电极的定义、判断方法、氧化还原反应和电荷守恒等知识,在书写电极反应式和电池总反应时就很容易了,不管是哪种化学电源,只要找出电极材料、电解质和相关的物质(主要是燃料电池),就可以快速的写出电极反应和电池总反应;或在给出的电池总反应中,结合题目所给的信息,也可以找出正负极的电极反应式和电极材料等。下面是本人在教学过程中用电荷守恒思想给学生讲述电极反应式的书写的过程:

  让学生阅读课本88页,找出正极材料、负极材料和电解质溶液,学生通过阅读找出负极是铅,正极是二氧化铅,电解质溶液是硫酸,根据负极失电子,发生氧化反应,所以铅原子失电子后变为带两个单位正电荷的铅离子,可是在硫酸溶液中,铅离子会与硫酸根离子结合为硫酸铅沉淀,所以,在负极的电极反应式中,有硫酸根离子的参与;在正极,二氧化铅得电子,发生还原反应,生成正二价的铅离子,也会与硫酸根离子结合生成硫酸铅沉淀,所以硫酸根离子也要参与正极的电极反应,硫酸根离子和电子都带负电荷,同时二氧化铅中负二价的氧被释放出来,在酸性环境中,应与氢离子结合生成水分子,所以氢离子也要参与正极的电极反应,再将写出的负极反应和正极反应相加,就可以得到电池总反应:

  以同步练习上的习题为例,氢氧燃料电池是将氢气和氧气分别通入电池,穿过浸入20%-40%的氢氧化钾溶液的多孔碳电极,让学生阅读题目,可知氢气是还原性气体,应充入负极,在负极上失电子将变成氢离子,可是在碱性环境中,氢离子会与氢氧根离子结合生成水分子,所以负极上氢氧根离子参与了电极反应。在正极,应充入氧气,氧气反应后,得电子,应成为带负电荷的微粒,而溶液中含有的氧元素的且带负电荷的微粒只有氢氧根离子,而一个氧分子应该得4个电子,所以根据电荷守恒,应该产生4个氢氧根离子,所以要有两分子的水参与反应。

  用氧化还原反应和电荷守恒的思想来指导书写电极反应式,是比较容易掌握的,既可以快速的写出电极反应,还可以巩固氧化还原反应的知识,只要写出正负极的电极反应式,将两电极上的反应式相加,就可以写出电池总反应来。同样,当题目给出电池总反应时,只要根据题目所给信息,就可以写出负极或正极的电极反应式,再用总反应减去某一极的反应式就可以得到另一极的电极反应式了。另外,利用电荷守恒的方法,在书写离子的双水解反应时既快又准确。所以,在平时的课堂教学中,我总是将一些好的学习方法告诉学生,与他们一起分享解决问题时带来的乐趣。以后还会和学生一起探讨出更好的学习方法,来解决教学中的其它重难点知识。

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