從一個典型的錯誤說起

4/4從一個典型的錯誤說起湖北省咸寧市咸寧學(xué)院化學(xué)與生命科學(xué)系２002級化本(2）班徐俊龍(437００5）在高中化學(xué)里,不少教輔刊物對書寫電解稀H2。ＳO4或電解ＮaOH（aq）的電極反應(yīng)式存在問題①.袁衛(wèi)平.《電解稀硫酸、NaOH溶液、Na2SO4溶液的電極反應(yīng)》.中學(xué)生理化報（高二三版）總645期，第3版.長沙：中學(xué)生理化報報社，2004.②.王后雄.高中化學(xué)重難點手冊（試驗修訂本·選修）供高三年級使用.第7版.武漢華中師范大學(xué)出版社，2003.P110，如：稀H2SＯ4的電解寫做“陽極：4OH－?！磂-。＝O2↑＋2H2O,４Ｈ2O4ＯH-+4H+或直接寫做：4OH—.－４ｅ-?=O2↑+2Ｈ2O；陰極：無誤!"，電解ＮａOH溶液時，“陰極:4H++4e—=2H2↑，4H2O4OH－＋4Ｈ+或直接寫做:４H＋+４e-=２Ｈ2↑;陽極:無誤!"。對于這些,大家初看,似乎覺得原文用電離平衡的觀點分析比較全面，是正確的，但是一細想,根據(jù)我們的常識——在不同介質(zhì)中（一者為強酸性，一者為強堿性）的同一反應(yīng),電極反應(yīng)式可能不同,再據(jù)物理化學(xué)中電化學(xué)知識可知對于在不同介質(zhì)中電解水的電極反應(yīng)式的確不同③I.傅獻彩等.物理化學(xué)(下冊).第四版.北京：高等教育出版社，1990.P511，P603-604II.北師大等三校合編.無機化學(xué)(上冊).第四版.北京：高等教育出版社，2002.P421-P425：在酸性溶液中：陽極：2Ｈ2O—4ｅ—=O２↑+4Ｈ+（=1。229V);陰極：4Ｈ+＋4e—=2H２↑(①.袁衛(wèi)平.《電解稀硫酸、NaOH溶液、Na2SO4溶液的電極反應(yīng)》.中學(xué)生理化報（高二三版）總645期，第3版.長沙：中學(xué)生理化報報社，2004.②.王后雄.高中化學(xué)重難點手冊（試驗修訂本·選修）供高三年級使用.第7版.武漢華中師范大學(xué)出版社，2003.P110③I.傅獻彩等.物理化學(xué)(下冊).第四版.北京：高等教育出版社，1990.P511，P603-604II.北師大等三校合編.無機化學(xué)(上冊).第四版.北京：高等教育出版社，2002.P421-P425為什么呢？簡單的理解:在酸性溶液中c(H＋)遠遠大于ｃ（OH?—),在陽極區(qū)是Ｈ2O中氧元素被氧化而非OH－的氧被氧化,同理在堿性介質(zhì)中由于ｃ(ＯH-）遠遠大于c(Ｈ+)，所以在陰極區(qū)被還原的氫元素來源于H2O中而不是H+中；詳細的論述要由能斯特（Nｅrnst）方程式計算相應(yīng)的，再據(jù)電解規(guī)律④.傅獻彩等.物理化學(xué)(下冊).第四版.北京：高等教育出版社,1990.P673．:“在陰極上（還原）電勢愈正者，其氧化態(tài)愈先還原而析出，在陽極上，起氧化反應(yīng),則（還原）電勢越負者,其還原態(tài)愈先氧而析出”，可以從理論上解釋上面的正確結(jié)論.對于電解中性鹽溶液Na2SＯ4的電極反應(yīng)式的書寫,無論在酸性或堿性介質(zhì)中其寫法都是一樣(等價），由于ｃ(④.傅獻彩等.物理化學(xué)(下冊).第四版.北京：高等教育出版社,1990.P673有人可能意猶未盡，會問：(1)電解H2SO4(稀)、NａOH（aq)的分解電壓就是１.229V(E理論=正負）嗎?;(2)電解產(chǎn)物一定是O2和H2嗎?對于此答案也是否定的！因為Ｈ2和O2在不同的電極材料上,存在著“超電勢"⑤.I.傅獻彩等.物理化學(xué)(下冊).第四版.北京：高等教育出版社,1990.P667II.北師大等三校合編.無機化學(xué)(上冊).第四版.北京：高等教育出版社，2002.P377-339,使得實際上分解電壓大于E⑥.傅獻彩等.物理化學(xué)(下冊).第四版.北京：高等教育出版社,1990.P660,H2ＳＯ4的E實際＝1．6７V，NaOH的E實際=１。69V,所以對于電解這些物質(zhì)時,外電壓不能低于Ｅ實際才行。這一點也可為我們糾正一個常見的錯誤：“例如：流行很久的一道試題，將一個Cu-Zn原電池來做外電源，與電解CuSO4⑤.I.傅獻彩等.物理化學(xué)(下冊).第四版.北京：高等教育出版社,1990.P667II.北師大等三校合編.無機化學(xué)(上冊).第四版.北京：高等教育出版社，2002.P377-339⑥.傅獻彩等.物理化學(xué)(下冊).第四版.北京：高等教育出版社,1990.P660那么，外電壓是否越高越有利于電解呢？我們又知⑦.I.姚鳳儀等.氧、硫、硒分族.無機化學(xué)叢書第五卷.北京：科學(xué)出版社,1990.P110-111II.北師大等三合校編.無機化學(xué)(下冊).第四版.北京：高等教育出版社,2003.P493：２HSO。?４－S2O８2—+2H++2ｅ—(＝2.18V）,2SO42-Ｓ２O82-+2e-(⑦.I.姚鳳儀等.氧、硫、硒分族.無機化學(xué)叢書第五卷.北京：科學(xué)出版社,1990.P110-111II.北師大等三合校編.無機化學(xué)(下冊).第四版.北京：高等教育出版社,2003.P493通電H2SO4或NH4HSO4或KHSO4即說明電壓過高時會有:２H２OＨ2O２+H2↑[歷程：2H2SO４H2S２O８+H2↑，H２Ｓ2O8+H2OＨ２SＯ5＋H２SO４(快)，H２SO5+Ｈ２OH２Ｏ2＋Ｈ2SＯ４(慢）］——這在以前是工業(yè)上大量生產(chǎn)H2O2的一種重要的方法!不只看這些，單從陽極能產(chǎn)生O2知⑧.張燦久.化學(xué)奧林匹克競賽教程.長沙：湖南師范大學(xué)出版社,1996.P275,首先是產(chǎn)生原子態(tài)氧，隨即發(fā)生生:２O=O２，當(dāng)然不可避免發(fā)生:3O=Ｏ３,O＋Ｈ2O=Ｈ２O２，所以電解不一定是H2和O２，還有O3和H２O2通電H2SO4或NH4HSO4或KHSO4⑧.張燦久.化學(xué)奧林匹克競賽教程.長沙：湖南師范大學(xué)出版社,1996.P275最后,讓大家來欣賞一道競賽題作為對此知識的鞏固吧!試題⑨.王后雄.中學(xué)化學(xué)題典大全(高中).武漢：華中師范大學(xué)出版社,1995.P221，P681聯(lián)系方式:通訊地址：湖北省咸寧市咸寧學(xué)院（咸安校區(qū)）化學(xué)與生命科學(xué)系2002級化本（2）班郵編：437005電話：⑨.王后雄.中學(xué)化學(xué)題典大全(高中).武漢：華中師范大學(xué)出版社,1995.P221，P681聯(lián)系方式:通訊地址：湖北省咸寧市咸寧學(xué)院（咸安校區(qū)）化學(xué)與生命科學(xué)系2002級化本（2）班郵編：437005電話：0715——8340754E-mail：icho63021044@3126.com電解時間（miｎ)123……７8910NaOH陰極生成氣體的體積(ml）61220……５5６5７58５陽極生成氣體的體積（ml）24７……26３1364１H2SO4陰極生成氣體的體積（ml)6１220……５058６674陰極生成氣體的體積（ml)1２４……161９2２25以NaＯH溶液為電解液,自7ｍｉn后的每分鐘內(nèi)生成的兩種氣體體積之比為2：1，為什么？以Ｈ2SO4溶液為電解液，在電解過程中生成的兩種氣體體積之比均不為2：1，為什么？（回答盡可能具體些）參考答案：（1）。開始電解