刊名: 教育研究
主办: 中国教育科学研究院
周期: 月刊
出版地:北京市
语种: 中文;
开本: 大16开
ISSN: 1002-5731
CN: 11-1281/G4
邮发代号:2-277
历史沿革:
专题名称:教育理论与教育管理
期刊荣誉:社科双效期刊;国家新闻出版总署收录;中国期刊网核心源刊;CSSCI 中文社会科学引文索引来源期刊;北京大学《中文核心期刊要目总览》来源期刊;
创刊时间:1979
论氢氧根离子的放电结果
【作者】 庞宾杰
【机构】 (内蒙古自治区锡林郭勒盟锡林浩特市锡林郭勒职教中心)
【摘要】【关键词】
【正文】 摘 要:OH-在阳极放电的电极反应式的书写应分溶液酸碱性,在碱性溶液中放电写成“4OH--4e-=O2↑+2H2O”,在酸性或中性溶液中放电写成“2OH--4e-=O2↑+2H+”或“2H2O-4e-=O2↑+4H+”。
关键词:惰性电极,电解,OH-在阳极放电。
从1977年恢复高考以来,教材内容进行了多次修改,但涉及电解池内容时,OH-在阳极放电的电极反应式不分溶液酸碱性,一律写成“4OH--4e-=O2↑+2H2O”。
事实上,OH-在碱性溶液中放电才能书写成4OH--4e-=O2↑+2H2O。在中性和酸性溶液中放电均应书写成2OH--4e-=O2↑+2H+(按反应机理写),或者写成2H2O-4e-=O2↑+4H+(按离子方程式的书写规则写)(以下情形相同,不再赘述)。
下面举例论证以上观点:
例1:电解水时,为了增强水的导电性,常常加入稀硫酸。加稀硫酸进行电解时的电极反应式为:
阴极:4H++4e-=2H2↑……(1),
阳极:2OH--4e-=O2↑+2H+ 或写成2H2O-4e=O2↑+4H+……(2)
(1)+(2)得电解池总反应“2H2O2H2↑+ O2↑”
【理论分析】OH-不断地在阳极放电,降低了C(OH-),使阳极区附近水的电离平衡H2OH++OH-不断正向移动,结果C(H+)连续增大,不会生成水。
【实验探究】向阳极区滴2滴紫色石蕊试液,溶液变红。
例2,电解水时,为了增强水的导电性,加氢氧化钠溶液进行电解.电解时的电极反应式为:
阴极:4H++4e-=2H2↑ 或4H2O+4e-=2H2↑+4OH-……(1),
阳极:4OH--4e-=O2↑+2H2O……(2)
(1)+(2)得电解池总反应“2H2O2H2↑+ O2↑”。
【理论分析】OH-不断地在阳极放电,降低了C(OH-),使阳极区附近水的电离平衡H2OH++OH-正向移动,因溶液中存在大量的OH-不断地移向阳极,阳极放电产生的H+因发生中和反应H++OH-=H2O生成水。
【小结】在上述两种情况下电解水,由于溶液的酸碱性不同,阴阳两极的电极反应式也不同。酸性溶液中是酸电离出来的H+最先移向阴极放电产生H2;碱性溶液中是水电离出来的H+在阴极放电产生H2,故阴极反应式可写成4H2O+4e-=2H2↑+4OH-。尤其是阳极放电的结果不同,酸性溶液是水电离出来的OH-在阳极放电产生H+,该H+在酸性溶液中稳定存在且自由运动;碱性溶液中是碱电离出来的OH-最先在阳极放电产生H+,在碱性溶液中要发生反应H++ OH-=H2O,故阳极反应式写成4OH--4e-=O2↑+2H2O。
例3:写出用惰性电极电解硫酸铜水溶液的电极反应式和电池总反应的离子方程式(中学常见的题型)。其电极反应式为:
阴极:2Cu2++4e-=2Cu,……(1)
阳极:2OH--4e-=O2↑+2H+ 或写成2H2O-4e-=O2↑+4H+……(2)
(1)+(2)得电解池总反应:2Cu2++2H2O2Cu+ O2↑+4H+。
例4:用惰性电极电解AgNO3溶液
阴极:4Ag++4e-=4Ag……(1)
阳极:2OH--4e-=O2↑+2H+ 或写成2H2O-4e-=O2↑+4H+……(2)
电解池总反应用化学方程式表示为:4AgNO3+2H2O4Ag+ O2↑+4HNO3
例5:用惰性电极电解Na2SO4溶液
阴极:4H++4e-=2H2↑ 或4H2O+4e-=2H2↑+4OH-……(1)
阳极:2OH--4e-=O2↑+2H+ 或写成2H2O-4e=O2↑+4H+……(2)
阴极产生的OH-和阳极产生的H+不能大量共存,发生中和反应:
H++ OH-= H2O……(3)
(1)+(2)+(3)×4,得电解池总反应:2H2O2H2↑+ O2↑
【小结】CuSO4和AgNO3均为强酸弱碱盐,其水溶液因水解显酸性,在这种情况下电解,阳极OH-放电产生的H+不会生成水;Na2SO4是强酸强碱盐,不水解,溶液呈中性,用惰性电极电解,Na+和SO42-在溶液中定向移动传导电流,没机会在两极放电,均是水电离出来的H+和OH-分别在阴阳两极放电,通过阴阳两极电极反应式的加合,得电解池总反应,结果无丝毫差错,足以证明本文的论述是正确的。
总之,OH-在阳极放电的电极反应式的书写应分溶液酸碱性,在碱性溶液中放电写成“4OH--4e-=O2↑+2H2O”,在酸性或中性溶液中放电写成“2OH--4e-=O2↑+2H+”或“2H2O-4e-=O2↑+4H+”。
作者简介:庞宾杰,于1986年内蒙古师范大学化学系化学专业毕业,中学高级教师.
关键词:惰性电极,电解,OH-在阳极放电。
从1977年恢复高考以来,教材内容进行了多次修改,但涉及电解池内容时,OH-在阳极放电的电极反应式不分溶液酸碱性,一律写成“4OH--4e-=O2↑+2H2O”。
事实上,OH-在碱性溶液中放电才能书写成4OH--4e-=O2↑+2H2O。在中性和酸性溶液中放电均应书写成2OH--4e-=O2↑+2H+(按反应机理写),或者写成2H2O-4e-=O2↑+4H+(按离子方程式的书写规则写)(以下情形相同,不再赘述)。
下面举例论证以上观点:
例1:电解水时,为了增强水的导电性,常常加入稀硫酸。加稀硫酸进行电解时的电极反应式为:
阴极:4H++4e-=2H2↑……(1),
阳极:2OH--4e-=O2↑+2H+ 或写成2H2O-4e=O2↑+4H+……(2)
(1)+(2)得电解池总反应“2H2O2H2↑+ O2↑”
【理论分析】OH-不断地在阳极放电,降低了C(OH-),使阳极区附近水的电离平衡H2OH++OH-不断正向移动,结果C(H+)连续增大,不会生成水。
【实验探究】向阳极区滴2滴紫色石蕊试液,溶液变红。
例2,电解水时,为了增强水的导电性,加氢氧化钠溶液进行电解.电解时的电极反应式为:
阴极:4H++4e-=2H2↑ 或4H2O+4e-=2H2↑+4OH-……(1),
阳极:4OH--4e-=O2↑+2H2O……(2)
(1)+(2)得电解池总反应“2H2O2H2↑+ O2↑”。
【理论分析】OH-不断地在阳极放电,降低了C(OH-),使阳极区附近水的电离平衡H2OH++OH-正向移动,因溶液中存在大量的OH-不断地移向阳极,阳极放电产生的H+因发生中和反应H++OH-=H2O生成水。
【小结】在上述两种情况下电解水,由于溶液的酸碱性不同,阴阳两极的电极反应式也不同。酸性溶液中是酸电离出来的H+最先移向阴极放电产生H2;碱性溶液中是水电离出来的H+在阴极放电产生H2,故阴极反应式可写成4H2O+4e-=2H2↑+4OH-。尤其是阳极放电的结果不同,酸性溶液是水电离出来的OH-在阳极放电产生H+,该H+在酸性溶液中稳定存在且自由运动;碱性溶液中是碱电离出来的OH-最先在阳极放电产生H+,在碱性溶液中要发生反应H++ OH-=H2O,故阳极反应式写成4OH--4e-=O2↑+2H2O。
例3:写出用惰性电极电解硫酸铜水溶液的电极反应式和电池总反应的离子方程式(中学常见的题型)。其电极反应式为:
阴极:2Cu2++4e-=2Cu,……(1)
阳极:2OH--4e-=O2↑+2H+ 或写成2H2O-4e-=O2↑+4H+……(2)
(1)+(2)得电解池总反应:2Cu2++2H2O2Cu+ O2↑+4H+。
例4:用惰性电极电解AgNO3溶液
阴极:4Ag++4e-=4Ag……(1)
阳极:2OH--4e-=O2↑+2H+ 或写成2H2O-4e-=O2↑+4H+……(2)
电解池总反应用化学方程式表示为:4AgNO3+2H2O4Ag+ O2↑+4HNO3
例5:用惰性电极电解Na2SO4溶液
阴极:4H++4e-=2H2↑ 或4H2O+4e-=2H2↑+4OH-……(1)
阳极:2OH--4e-=O2↑+2H+ 或写成2H2O-4e=O2↑+4H+……(2)
阴极产生的OH-和阳极产生的H+不能大量共存,发生中和反应:
H++ OH-= H2O……(3)
(1)+(2)+(3)×4,得电解池总反应:2H2O2H2↑+ O2↑
【小结】CuSO4和AgNO3均为强酸弱碱盐,其水溶液因水解显酸性,在这种情况下电解,阳极OH-放电产生的H+不会生成水;Na2SO4是强酸强碱盐,不水解,溶液呈中性,用惰性电极电解,Na+和SO42-在溶液中定向移动传导电流,没机会在两极放电,均是水电离出来的H+和OH-分别在阴阳两极放电,通过阴阳两极电极反应式的加合,得电解池总反应,结果无丝毫差错,足以证明本文的论述是正确的。
总之,OH-在阳极放电的电极反应式的书写应分溶液酸碱性,在碱性溶液中放电写成“4OH--4e-=O2↑+2H2O”,在酸性或中性溶液中放电写成“2OH--4e-=O2↑+2H+”或“2H2O-4e-=O2↑+4H+”。
作者简介:庞宾杰,于1986年内蒙古师范大学化学系化学专业毕业,中学高级教师.