電離電解的實(shí)質(zhì)和相互關(guān)系

1、電離電解的實(shí)質(zhì)和相互關(guān)系我們?cè)诮o學(xué)生講解“電解質(zhì)溶液”這一章時(shí)，為了講清電離、電解的實(shí)質(zhì)和相互關(guān)系。我們?cè)谡n堂教學(xué)中，利用實(shí)驗(yàn)和投影手段將“強(qiáng)電解質(zhì)和弱電解質(zhì)”、“電解和電鍍”這兩節(jié)結(jié)合起來講解，使學(xué)生所學(xué)知識(shí)系統(tǒng)化，同時(shí)增強(qiáng)了學(xué)生的記憶和理解，通過實(shí)踐，收到了較好的效果。一、電離的實(shí)質(zhì)1、離子化合物的電離大多數(shù)鹽類和強(qiáng)堿都是離子化合物。在離子化合物里，陰陽(yáng)離子按一定規(guī)律在空間排列成晶體結(jié)構(gòu)，我們?cè)诮虒W(xué)過程中以氯化鈉晶體為例說明它的水溶液和熔融時(shí)的電離過程。離子化合物在水溶液中的電離我們出示如圖1所示的拉動(dòng)復(fù)合投影片進(jìn)行分析講解：當(dāng)氯化鈉晶體溶于水中時(shí)（將投影片拉動(dòng)成圖1的形式），極性水分子以

2、帶負(fù)電的一端接近鈉離子，以帶正電的一端接近氯離子，這樣在晶體表面上的Na和Cl被水分子包圍（將投影片拉動(dòng)成圖1的形式），水分子在它們之間滲透著，使Na和Cl間的相互作用減弱，Na和Cl在不斷地運(yùn)動(dòng)著的水分子作用下脫離晶體表面而進(jìn)入水中，成為自由移動(dòng)的水合鈉離子（用Na符號(hào)表示）和水合氯離子（用Cl符號(hào)表示），（將投影片拉動(dòng)成圖1的形式）。因此，離子化合物在它們的水溶液里，只存在水合離子，沒有分子。如NaCl（鹽類）NaCl，NaOH(強(qiáng)堿)NaOH。它們?cè)谒芤褐型耆婋x，單位體積內(nèi)離子的數(shù)目很多，所以導(dǎo)電能力強(qiáng)。離子化合物在熔融時(shí)的電離我們映示了一框通過精心設(shè)計(jì)制作的NaCl在熔融時(shí)的電離的

3、復(fù)合投影片進(jìn)行分析講解：當(dāng)氯化鈉晶體受熱熔化時(shí)，此時(shí)雖然不存在極性水分子的作用，但晶體中的離子可以劇烈的熱運(yùn)動(dòng)掙脫離子間的相互作用破壞了離子鍵，形成了能夠自由移動(dòng)的Na和Cl，所以熔化的NaCl、NaOH也能導(dǎo)電。2、共價(jià)化合物的電離共價(jià)化合物都是以分子狀態(tài)存在，在它們的水溶液中，某些共價(jià)化合物也會(huì)有不同程度的電離。強(qiáng)酸在水溶液中的電離以氯化氫為例，我們根據(jù)氯化氫在水溶液里的電離過程制作了一框復(fù)合投影片，給學(xué)生進(jìn)行分析講解，在氣態(tài)和液態(tài)的氯化氫里沒有離子存在。但當(dāng)氯化氫溶于水時(shí)，由于受到運(yùn)動(dòng)著的極性水分子的作用。氯化氫分子中氯原子和氫原子之間的共用電子對(duì)會(huì)完全轉(zhuǎn)移給電負(fù)性大的氫原子一方，使它轉(zhuǎn)

4、變?yōu)樗下入x子，而氫原子則轉(zhuǎn)變?yōu)樗蠚潆x子，這樣氯化氫溶于水時(shí)也能完全電離成能夠自由移動(dòng)的離子，它的水溶液中也存在沒有電離的分子，導(dǎo)電能力也很強(qiáng)。因此強(qiáng)酸在水溶液中能夠完全電離如HClHCl，HNO3HNO3，H2SO42HSO42。弱酸在水溶液中的電離我們?cè)诮虒W(xué)中以醋酸為例，映示出自制的復(fù)合投影片進(jìn)行分析講解：把醋酸溶于水，受到運(yùn)動(dòng)著的極性分子的作用，也會(huì)發(fā)生與氯化氫分子相似的變化，能將醋酸分子電離成氫離子和醋酸根離子，不同的是電離成的氫離子和醋酸根離子又會(huì)重新結(jié)合成醋酸分子，因此醋酸分子的電離過程是可逆的。當(dāng)正逆兩種速度相等時(shí)，就達(dá)到了電離平衡狀態(tài)。如CH3COOHHCH3COO，NH3H

5、2ONH4OH，因?yàn)樗鼈冊(cè)谒芤豪锏碾婋x是可逆的。不能完全離，所以在單位體積溶液中存在的水合離子的數(shù)目少，導(dǎo)電能力就弱。二、電解的實(shí)質(zhì)電解過程是一個(gè)由陰、陽(yáng)離子在兩極上放電情況比較復(fù)雜的氧化還原反應(yīng)，它與離子的性質(zhì)、溶液濃度、電流、密度和電極材料都有關(guān)。沒有一個(gè)絕對(duì)的標(biāo)準(zhǔn)。如果不考慮某些復(fù)雜因素的影響，陰、陽(yáng)離子可按金屬生順序，越不活潑的金屬的離子越容易得到電子，陰離子失電子的順序，情況很復(fù)雜，一般中學(xué)階段掌握ClOHSO42。1、用石墨（或鉑）作電極不活潑金屬無氧酸鹽的電解如電解CuCl2溶液時(shí)，我們映示出圖2所示的復(fù)合投影片進(jìn)行分析講解：通電以前，CuCl2溶液電離成Cu2和Cl。水分子電

6、離成H和OH。通電后，CuCl2溶液里的Cu2和H移向陰極，但因Cu2得到電子的能力比H強(qiáng)，所以Cu2在陰極上取得2個(gè)電子，還原成不帶電荷的銅原子；溶液里的Cl和OH移向陽(yáng)極，但因電極材料對(duì)OH氧化阻力大，在陽(yáng)極上Cl放出它所多余的電子，變成不帶電荷的氯原子。即CuCl2電解Cu(陰極)Cl2(陽(yáng)極)。電解其它不活潑金屬無氧酸鹽（陽(yáng)離子為：Cu2、Hg2、Ag，陰離子為：Cl、Br、I、S2）的溶液時(shí)，在陰極一般總是有不活潑金屬（Cu、Hg、Ag）析出，在陽(yáng)極一般總是氣體（Cl2、Br2、I2、S2）析出。通電前：CuCl2電離Cu22ClH2O電離HOH通電后：陰極Cu22eCu(還原反應(yīng))

7、陽(yáng)極2Cl2eCl2（氧化反應(yīng)）CuCl2電解CuCl2圖2通電前，Na2SO4電離2NaSO42H2O電離HOH通電前：陰極2H2eH2(還原反應(yīng))陽(yáng)極40H4e2H2OO2(氧化反應(yīng))2H2O電解2H2O2圖3活潑金屬含氧酸鹽的電解如電解Na2SO4溶液時(shí)，我們出示如圖3所示的復(fù)合投影片進(jìn)行分析講解：通電前，Na2SO4溶液離解成Na和SO42，溶液中的水分子離解成為H和OH。通電后，電解后Na2SO4的兩種離子都沒有放電，而只是水被電解，H、OH放電，在陰極發(fā)生還原反應(yīng)，放出氫氣，陰極區(qū)，H離子減少，OH離子不變，因此OH離子的濃度大于H離子的濃度，陽(yáng)極區(qū)呈酸性(H2SO4)，發(fā)生氧化反

8、應(yīng)，生成水并放出氧氣。因而Na2SO4只起幫助導(dǎo)電的作用。即：2H2O電解2H2O2電解其它活潑金屬含氧酸鹽(陽(yáng)離子為K、Ca2、Na、Mg、Al3，陰離子為SO42、NO3)的溶液時(shí)，在陽(yáng)極區(qū)呈堿性（KOH、Ca(OH)2、NaOH、Mg(OH)2、Al(OH)3）。陽(yáng)極上一般總是得到O2，在陰極區(qū)呈酸性(H2SO4)，陰極上一般總是得到H2。(3)活潑金屬無氧酸鹽的電解如電解NaCl溶液時(shí)，我們映示出如圖4所示的復(fù)合投影片進(jìn)行分析講解，通電前NaCl溶液電離成Na和Cl,水分子離解戍氫離子和氫氧根離子，OH離子濃度等于H離子濃度。通電后，在陽(yáng)極Cl比OH容易失去電子被氧化成氯原子，氯原子又

9、結(jié)合成氯分子放出，使溶液中的C1濃度比通電前要低，而溶液中H濃度和另一種OH陰離子濃度沒有改變，在陰極區(qū)呈中性，在陽(yáng)極H比Na容易得到電子，因而H不斷從陰極獲得電子被還原為氫原子，氫原子又結(jié)合成氫分子，從溶液中逸出，使溶液中的氫離子濃度大大降低。而OH離子濃度沒有改變，在這個(gè)電解質(zhì)溶液中，水的電離平衡受到了破壞，在陰極區(qū)OHH，因此在陽(yáng)極區(qū)呈堿性。即2NaClH2O電解2NaOHH2Cl2。電解其它活潑金屬無氧酸鹽(陽(yáng)離子為K、Ca2、Na、Mg2、Al3，陰離子為Cl)的溶液時(shí)，一般陽(yáng)極區(qū)呈堿性(KOH、Ca(OH)2、NaOH、Mg(OH)2、Al(OH)3)，在陰極放由氧氣在陽(yáng)極放出的氣

10、體是Cl2或Br2或I2或S2。通電前：NaCl電離NaClH2O電離HOH通電后：陰極2H2eH2(還原反應(yīng))陽(yáng)極2Cl2eC12(氧化反應(yīng))2NaCI十2H2O電解2NaOH十H2Cl2圖4通電前：CuSO4電離Cu2SO42H2O電離HOH通電后：陰極Cu22eCu(還原反應(yīng))陽(yáng)極40H4e2H2OO2(氧化反應(yīng))2CuSO42H2O電解2CuH2SO4O2圖5(4)不活潑金屬含氧酸鹽的電解如電解CuSO4溶液時(shí)，我們放映了如圖5所示的復(fù)合投影片進(jìn)行分析講解： 通電前，CuSO4溶液離解成Cu2和SO42，水分子離解成H和OH，OH離子濃度等于H離子濃度，通電后陰極Cu2放電；發(fā)生還原反

11、應(yīng)析出Cu，使溶液里的Cu2濃度比通電前要低，而溶液中的H濃度和OH濃度沒有改變，在陰極區(qū)呈中性，陽(yáng)極OH放電發(fā)生氧化反應(yīng)生成氧氣，使溶液中的OH離子濃度大大降低。而H離子濃度沒有改變，在CuSO4溶液中，水的電離平衡受到了破壞，陽(yáng)極區(qū)OHH，因此在陽(yáng)極區(qū)呈酸性。即2CuSO42H2O電解2CuH2SO4O2。電解其它不活潑金屬含氧酸鹽（陽(yáng)離子為：Cu2、Hg2、Ag，陰離子為SO42、NO3）的溶液時(shí)，在陰極一般總是有不活潑金屬（Cu、Hg、Ag）析出。通電前：ZnCl2電離Zn2+2ClH2O電離HOH通電后：陰極Zn2+2eZn (還原反應(yīng))陽(yáng)極Zn2eZn2 (氧化反應(yīng))圖62、用除鉑

12、以外的金屬作電極用除鉑以外的金屬作電極，在電解過程中，作陽(yáng)極的金屬失去電子氧化成陽(yáng)離子進(jìn)入電解液，即作陽(yáng)極的金屬溶解參加了電解反應(yīng)。如電解ZnCl2溶液時(shí)Zn作電極，我們出示如圖6所示的復(fù)合投影片，進(jìn)行分析講解：通電前ZnCl2離解成Zn2和Cl。水分子離解成H和OH。通電后，ZnCl2溶液里的Zn2移向陰極，并在陰極上放電，同時(shí)溶液里的Cl移向陽(yáng)極，由于Cl很不容易放出它所多余的電子，因此陽(yáng)極所需的電子，將通過陽(yáng)極本身的氧化而放出，這個(gè)電解反應(yīng)屬電鍍反應(yīng)，因此電鍍從原理上講就是電解。三、電解和電離的相互關(guān)系在教學(xué)中為了使學(xué)生加深對(duì)電解和電離兩概念之間的相互關(guān)系的理解、區(qū)別。我們出示如圖7所示

13、的復(fù)合投影片進(jìn)行分析講解：電解與電離處于一定相關(guān)聯(lián)系中，對(duì)于電解反應(yīng)，一方面要對(duì)電解這個(gè)比較復(fù)雜的氧化還原過程進(jìn)行研究，同時(shí)還要討論電解質(zhì)能不能離解為自由移動(dòng)的離子。在電解反應(yīng)中，電解質(zhì)溶液，離解成自由移動(dòng)的離子（電解質(zhì)的電離不需電流作用）在外電場(chǎng)的作用下自由移動(dòng)的離子就會(huì)作定向運(yùn)動(dòng)。在陽(yáng)極上失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)；在陰極上得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)。若溶液不能離解成自由移動(dòng)的離子，電解反應(yīng)就不能進(jìn)行。電解質(zhì)直流電陰極上得到電子還原反應(yīng)電解氧化還原反應(yīng)離解成自由移動(dòng)的離子電離陽(yáng)極上失去電子氧化反應(yīng)圖7四、電解和電鍍的相互關(guān)系我們?cè)诮虒W(xué)中為了弄清電解和電鍍的相互關(guān)系，映示了如圖8所示的復(fù)合投影片進(jìn)行分析講解：電解與電鍍則處于從屬關(guān)系，因?yàn)殡婂冞^程實(shí)質(zhì)上是一個(gè)電解過程。只是所用電極材料不同，電解的條件是：能發(fā)生電離的電解溶液；用惰性材料（石墨或鉑）作電極；外加直流電，即可發(fā)生電解。在電解過程中，陽(yáng)極上失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，陰極上得到電子發(fā)生還原反應(yīng)。惰性電極陰極上得到電子還原反應(yīng)電離電解氧化還原反應(yīng)直流電陽(yáng)極上失去電子氧