高三化学教材中值得商榷的一个问题——议水参与电解时电极反应式的书写,本文主要内容关键词为:反应式论文,电极论文,一个问题论文,教材论文,化学论文,此文献不代表本站观点,内容供学术参考,文章仅供参考阅读下载。
为了全面推进素质教育,教育部于2000年颁布了《全日制普通高级中学课程计划(试验修订稿)》和《全日制普通高级中学化学教学大纲(试验修订版)》,根据新大纲重新修订高中化学教材正在紧锣密鼓地进行着。由于新教材的编写离不开对旧教材的优劣评价与取舍,而95年人教社出版的教材中存在的某些“瑕疵”,本人也想在此议一议,但愿能起到抛砖引玉的作用,对新教材的编写有所用处。
人教版高中《化学》(选修)(第三册)在解释电解食盐水现象时有这样的一段话:
“从实验可以看到两极都有气体放出,……
这是因为在食盐水里氯化钠完全电离,水分子是微弱电离的,因而存在着Na[+]、H[+]、Cl[-]、OH[-]四种离子。
大家都知道,电极反应式是用来准确表示电解质溶液在两极放电后生成新的物质这一过程的化学用语,而电解总反应式是用来准确表示电解质溶液电解后生成新的物质这一过程的化学用语,现在的问题是,当实验室在电解(为方便,以下电解均指惰性电极)盐酸溶液时,其电极反应式为:
在这里,电解食盐水和电解盐酸的电极反应式完全相同,电解总反应式却不同。显然是很不合理的,那么问题究竟出在哪里?
人教版高中《化学(必修)》(第一册)P[,85]也有这样一段话:
“怎样书写离子方程式呢?……
第二步,把易溶于水、易电离的物质写成离子的形式;难溶的物质或难电离的物质(例如水)以及气体等仍用化学式表示,……”。
按此原则,H[+]表示的是也只能是易溶于水、易电离的物质之一——强酸(如硫酸、盐酸、硝酸等),因此,2H[+]+2eH[,2]↑,用来表示盐酸溶液在阴极的电极反应式是准确的,因为这里的H[+]是由盐酸这一强酸电离而产生的;而电解食盐水时,在阴极,虽然还是H[+]获得电子进而生成H[,2],但溶液中的H[+]却是由水这一难电离的物质发生微弱电离而产生的,根据“难电离的物质仍用化学式表示”这一原则,只能写成“H[,2]O”这种化学式而不能写成“H[+]”这种离子的形式。而在教材中却写成2H[+]+2eH[,2]↑,岂不是违背了上述原则。
为维护“教材的权威性”,多数高中化学老师在解答一些学生的上述疑问时,一般是解释成:食盐水中确实是H[+]在阴极获得电子生成H[,2],因而就写成2H[+]+2eH[,2]↑这一形式。问题是,用醋酸溶液溶解石灰石时,实际上也是H[+]与CaCO[,3]发生反应,但离子方程式若写成:2H[+]+CaCO[,3]Ca[2+]+CO[,2]↑+H[,2]O却是错误的,而这又从何说起?唯一的解释是:这里有两套标准,电解食盐水的电极反应式的书写执行的是“特权”标准。
那么,怎样书写电解食盐水时阴极的电极反应式比较妥当呢?笔者认为,应该写成:2H[,2]O+2e2OH[-]+H[,2]↑。这种写法,首先遵守了“难电离的物质仍用化学式表示”这一原则,其次又区别了食盐水和盐酸的电解,第三就是只需将阴阳两极的电极反应式合并即可得到电解反应的离子方程式,更可喜的第四是“电解食盐水时在阴极可获得烧碱溶液”这一个学生不易理解的知识点,却变成一目了然的直观的事实。
看来,用“易溶于水、易电离的物质写成离子的形式;难溶的物质或难电离的物质(例如水)以及气体等仍用化学式表示”的原则来规范整个高中涉及到的离子反应的“离子方程式、离子共存、电极反应式”三个知识点的书写标准,电化学中一些本来不容易说清楚讲明白的知识难点变成了通俗易懂,顺理成章的知识点。
综上所述,在统一的标准下,电解食盐水的电极反应式变成这样写:
电极反应式与电解总反应式表达的反应事实高度统一,原有的矛盾随着“特权”的消失而解决。
在统一的标准下,同样是电解水,用加入电解质A 来加强水的导电性时,电极反应式也能够有区别的准确地表示出来:
A为硫酸时,
显然,在统一的标准下,电极反应式能非常清楚地将电解结果准确地表示出来,即不同的电解总反应式有不同的电极反应式,学生易于接受、理解和掌握,一举数得,值得提倡。因此,真诚地希望在即将使用的高中化学新教材中,涉及离子反应的知识只有一个统一的标准:那就是“把易溶于水、易电离的物质写成离子的形式;难溶的物质或难电离的物质(例如水)以及气体等仍用化学式表示”。