電解稀溶液時(shí)水分子作用的討論

1、電解稀溶液時(shí)水分子作用的討論電解稀溶液時(shí)水分子作用的討論當(dāng)問及電解水得到的產(chǎn)物時(shí)，學(xué)生都知道在陰極得到氫氣，在陽(yáng)極得到氧氣作為問題的答案，主要產(chǎn)物為氫氣及氧氣是正確的但對(duì)于氫氣及氧氣是如何得到的？反應(yīng)物是什么研究甚少在現(xiàn)有的化學(xué)教材(包括大學(xué)普通化學(xué)教材)中，分析電解質(zhì)溶液的電解產(chǎn)物時(shí)，僅考慮電解質(zhì)電離的離子及水分子電離的氫離子和氫氧根離子的放電反應(yīng)這樣，在陰極可能放電的正離子有兩種，通常是金屬離子和氫離子；在陽(yáng)極可能放電的負(fù)離子也有兩

2、種，即酸根離子和氫氧根離子在授課時(shí)，簡(jiǎn)單地介紹氫氣由氫離子得到電子而形成；氧氣由氫氧根離子失去電子而形成的一般用下列兩個(gè)電極反應(yīng)式來表示電解后在陰極得到氫氣；在陽(yáng)極得到氧氣陰極反應(yīng)：2H2e＝H2標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)E0＝0.00v陽(yáng)極反應(yīng)：4OH4e＝O22H2O標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)E0＝0.401v在講授“電解”后，有一道習(xí)題：用惰性電極電解硫酸銅溶液，寫出兩極反應(yīng)及總反應(yīng)式大部分學(xué)生按照教材的敘述，作如下回答：在陰極，可能被還原的是金屬銅離子和氫

3、離子，但銅離子更容易還原；在陽(yáng)級(jí)，可能被氧化的是硫酸根離子和氫氧根離子，而氫氧根離子更容易氧化兩電極反應(yīng)表示如下：陰極反應(yīng)：Cu22e＝Cu陽(yáng)極反應(yīng)：2OH2e=12O2H2O兩式相加后得到電解總反應(yīng)式：Cu22OH＝Cu12O2H2O這樣的回答顯然不妥當(dāng)盡管所得到的主要產(chǎn)物銅和氧氣是正確的，但硫酸銅溶液是顯微酸性的，溶液中的氫氧根離子實(shí)際很少，怎么可能作為反應(yīng)物呢？要使反應(yīng)式成立，必須在方程式兩邊同時(shí)加2個(gè)氫離子，以消去氫氧根離子，重

4、新配平即得到正確的反應(yīng)方程式：Cu2H2O＝Cu12O22H反應(yīng)方程式兩邊同時(shí)配上硫酸根：CuSO4H2O＝Cu12O2H2SO4這個(gè)反應(yīng)方程式表示硫酸銅電解得到的產(chǎn)物是銅和氧氣，同時(shí)溶液的酸性增強(qiáng)，與實(shí)際一致(117)可以看出，稀鹽溶液電解時(shí)，陽(yáng)極周圍的溶液由于產(chǎn)生了氫離子而變成酸性，陰極周圍的溶液由于產(chǎn)生了氫氧根離子而變成堿性”該書還附圖說明在[蘇]H.格林卡著“普通化學(xué)”中，在研究水溶液電解產(chǎn)物時(shí)，特別提到“此外，水分子也能受到電

5、化學(xué)氧化或還原”為此，我們修改了與電解有關(guān)的教學(xué)內(nèi)容，將電解質(zhì)分為酸，堿，鹽三類，電解酸溶液時(shí)，溶液中氫離子濃度較大，在陰極被還原的是氫離子，在陽(yáng)極可能被氧化的是酸根離子或水；電解堿溶液時(shí)，溶液中氫氧根離子濃度較大，在陽(yáng)極可能被還原的是金屬離子或水分子，在陽(yáng)極被氧化的是氫氧根離子；電解鹽溶液時(shí)，在陰極可能被還原的是金屬離子或水分子，在陽(yáng)極可能被氧化的是酸根離子或水分子并著重介紹水分子在陰極、陽(yáng)極放電的反應(yīng)方程式：陰極反應(yīng)：2H2O2e＝

6、H22OH標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)E0=0.828v陽(yáng)極反應(yīng)：H2O2e=12O22H標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)E0=1.229v實(shí)踐證明，學(xué)生接受這樣的論述后，在解答上例習(xí)題時(shí)，思路清晰，過程明確解答如下：在陰極可能被還原的是銅離子或水分子，由電極電勢(shì)可知銅離子比水分子更容易還原，故陰極反應(yīng)為Cu22e＝Cu在陽(yáng)極可能被氧化的是硫酸根離子或水分子，硫酸根離子所在電對(duì)的電極電勢(shì)表明它通常不可能被氧化，故陽(yáng)極反應(yīng)為：H2O2e＝12O22H兩式相加可得到電解總反應(yīng)

7、式：Cu2H2O＝Cu12O22H或CuSO4H2O＝Cu12O2H2SO4同時(shí)，我們?cè)陔娀瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)中進(jìn)一步驗(yàn)證水分子在電解時(shí)的作用特意安排了一個(gè)電解實(shí)驗(yàn)：用石墨作電極，電解硫酸鈉溶液，并在兩電極附近滴入酚酞指示劑，觀察現(xiàn)象并解釋之由于授課時(shí)，剖析了水分子在電解時(shí)的作用，因此，學(xué)生能正確推測(cè)電解硫酸鈉溶液時(shí)，陰極、陽(yáng)極放電的物質(zhì)都是水分子陰極反應(yīng)：2H2O2e=H22OH陽(yáng)極反應(yīng)：H2O2e=12O22H由此可見，水分子在陰極得到電子產(chǎn)生