电离电解的实质和相互关系

1、电离电解的实质和相互关系我们在给学生讲解“电解质溶液”这一章时，为了讲清电离、电解的实质和相互关系。我们在课堂教学中，利用实验和投影手段将“强电解质和弱电解质”、“电解和电镀”这两节结合起来讲解，使学生所学知识系统化，同时增强了学生的记忆和理解，通过实践，收到了较好的效果。一、电离的实质1、离子化合物的电离大多数盐类和强碱都是离子化合物。在离子化合物里，阴阳离子按一定规律在空间排列成晶体结构，我们在教学过程中以氯化钠晶体为例说明它的水溶液和熔融时的电离过程。离子化合物在水溶液中的电离我们出示如图1所示的拉动复合投影片进行分析讲解：当氯化钠晶体溶于水中时（将投影片拉动成图1的形式），极性水分子以

2、带负电的一端接近钠离子，以带正电的一端接近氯离子，这样在晶体表面上的Na和Cl被水分子包围（将投影片拉动成图1的形式），水分子在它们之间渗透着，使Na和Cl间的相互作用减弱，Na和Cl在不断地运动着的水分子作用下脱离晶体表面而进入水中，成为自由移动的水合钠离子（用Na符号表示）和水合氯离子（用Cl符号表示），（将投影片拉动成图1的形式）。因此，离子化合物在它们的水溶液里，只存在水合离子，没有分子。如NaCl（盐类）NaCl，NaOH(强碱)NaOH。它们在水溶液中完全电离，单位体积内离子的数目很多，所以导电能力强。离子化合物在熔融时的电离我们映示了一框通过精心设计制作的NaCl在熔融时的电离的

3、复合投影片进行分析讲解：当氯化钠晶体受热熔化时，此时虽然不存在极性水分子的作用，但晶体中的离子可以剧烈的热运动挣脱离子间的相互作用破坏了离子键，形成了能够自由移动的Na和Cl，所以熔化的NaCl、NaOH也能导电。2、共价化合物的电离共价化合物都是以分子状态存在，在它们的水溶液中，某些共价化合物也会有不同程度的电离。强酸在水溶液中的电离以氯化氢为例，我们根据氯化氢在水溶液里的电离过程制作了一框复合投影片，给学生进行分析讲解，在气态和液态的氯化氢里没有离子存在。但当氯化氢溶于水时，由于受到运动着的极性水分子的作用。氯化氢分子中氯原子和氢原子之间的共用电子对会完全转移给电负性大的氢原子一方，使它转

4、变为水合氯离子，而氢原子则转变为水合氢离子，这样氯化氢溶于水时也能完全电离成能够自由移动的离子，它的水溶液中也存在没有电离的分子，导电能力也很强。因此强酸在水溶液中能够完全电离如HClHCl，HNO3HNO3，H2SO42HSO42。弱酸在水溶液中的电离我们在教学中以醋酸为例，映示出自制的复合投影片进行分析讲解：把醋酸溶于水，受到运动着的极性分子的作用，也会发生与氯化氢分子相似的变化，能将醋酸分子电离成氢离子和醋酸根离子，不同的是电离成的氢离子和醋酸根离子又会重新结合成醋酸分子，因此醋酸分子的电离过程是可逆的。当正逆两种速度相等时，就达到了电离平衡状态。如CH3COOHHCH3COO，NH3H

5、2ONH4OH，因为它们在水溶液里的电离是可逆的。不能完全离，所以在单位体积溶液中存在的水合离子的数目少，导电能力就弱。二、电解的实质电解过程是一个由阴、阳离子在两极上放电情况比较复杂的氧化还原反应，它与离子的性质、溶液浓度、电流、密度和电极材料都有关。没有一个绝对的标准。如果不考虑某些复杂因素的影响，阴、阳离子可按金属生顺序，越不活泼的金属的离子越容易得到电子，阴离子失电子的顺序，情况很复杂，一般中学阶段掌握ClOHSO42。1、用石墨（或铂）作电极不活泼金属无氧酸盐的电解如电解CuCl2溶液时，我们映示出图2所示的复合投影片进行分析讲解：通电以前，CuCl2溶液电离成Cu2和Cl。水分子电

6、离成H和OH。通电后，CuCl2溶液里的Cu2和H移向阴极，但因Cu2得到电子的能力比H强，所以Cu2在阴极上取得2个电子，还原成不带电荷的铜原子；溶液里的Cl和OH移向阳极，但因电极材料对OH氧化阻力大，在阳极上Cl放出它所多余的电子，变成不带电荷的氯原子。即CuCl2电解Cu(阴极)Cl2(阳极)。电解其它不活泼金属无氧酸盐（阳离子为：Cu2、Hg2、Ag，阴离子为：Cl、Br、I、S2）的溶液时，在阴极一般总是有不活泼金属（Cu、Hg、Ag）析出，在阳极一般总是气体（Cl2、Br2、I2、S2）析出。通电前：CuCl2电离Cu22ClH2O电离HOH通电后：阴极Cu22eCu(还原反应)

7、阳极2Cl2eCl2（氧化反应）CuCl2电解CuCl2图2通电前，Na2SO4电离2NaSO42H2O电离HOH通电前：阴极2H2eH2(还原反应)阳极40H4e2H2OO2(氧化反应)2H2O电解2H2O2图3活泼金属含氧酸盐的电解如电解Na2SO4溶液时，我们出示如图3所示的复合投影片进行分析讲解：通电前，Na2SO4溶液离解成Na和SO42，溶液中的水分子离解成为H和OH。通电后，电解后Na2SO4的两种离子都没有放电，而只是水被电解，H、OH放电，在阴极发生还原反应，放出氢气，阴极区，H离子减少，OH离子不变，因此OH离子的浓度大于H离子的浓度，阳极区呈酸性(H2SO4)，发生氧化反

8、应，生成水并放出氧气。因而Na2SO4只起帮助导电的作用。即：2H2O电解2H2O2电解其它活泼金属含氧酸盐(阳离子为K、Ca2、Na、Mg、Al3，阴离子为SO42、NO3)的溶液时，在阳极区呈碱性（KOH、Ca(OH)2、NaOH、Mg(OH)2、Al(OH)3）。阳极上一般总是得到O2，在阴极区呈酸性(H2SO4)，阴极上一般总是得到H2。(3)活泼金属无氧酸盐的电解如电解NaCl溶液时，我们映示出如图4所示的复合投影片进行分析讲解，通电前NaCl溶液电离成Na和Cl,水分子离解戍氢离子和氢氧根离子，OH离子浓度等于H离子浓度。通电后，在阳极Cl比OH容易失去电子被氧化成氯原子，氯原子又

9、结合成氯分子放出，使溶液中的C1浓度比通电前要低，而溶液中H浓度和另一种OH阴离子浓度没有改变，在阴极区呈中性，在阳极H比Na容易得到电子，因而H不断从阴极获得电子被还原为氢原子，氢原子又结合成氢分子，从溶液中逸出，使溶液中的氢离子浓度大大降低。而OH离子浓度没有改变，在这个电解质溶液中，水的电离平衡受到了破坏，在阴极区OHH，因此在阳极区呈碱性。即2NaClH2O电解2NaOHH2Cl2。电解其它活泼金属无氧酸盐(阳离子为K、Ca2、Na、Mg2、Al3，阴离子为Cl)的溶液时，一般阳极区呈碱性(KOH、Ca(OH)2、NaOH、Mg(OH)2、Al(OH)3)，在阴极放由氧气在阳极放出的气

10、体是Cl2或Br2或I2或S2。通电前：NaCl电离NaClH2O电离HOH通电后：阴极2H2eH2(还原反应)阳极2Cl2eC12(氧化反应)2NaCI十2H2O电解2NaOH十H2Cl2图4通电前：CuSO4电离Cu2SO42H2O电离HOH通电后：阴极Cu22eCu(还原反应)阳极40H4e2H2OO2(氧化反应)2CuSO42H2O电解2CuH2SO4O2图5(4)不活泼金属含氧酸盐的电解如电解CuSO4溶液时，我们放映了如图5所示的复合投影片进行分析讲解： 通电前，CuSO4溶液离解成Cu2和SO42，水分子离解成H和OH，OH离子浓度等于H离子浓度，通电后阴极Cu2放电；发生还原反

11、应析出Cu，使溶液里的Cu2浓度比通电前要低，而溶液中的H浓度和OH浓度没有改变，在阴极区呈中性，阳极OH放电发生氧化反应生成氧气，使溶液中的OH离子浓度大大降低。而H离子浓度没有改变，在CuSO4溶液中，水的电离平衡受到了破坏，阳极区OHH，因此在阳极区呈酸性。即2CuSO42H2O电解2CuH2SO4O2。电解其它不活泼金属含氧酸盐（阳离子为：Cu2、Hg2、Ag，阴离子为SO42、NO3）的溶液时，在阴极一般总是有不活泼金属（Cu、Hg、Ag）析出。通电前：ZnCl2电离Zn2+2ClH2O电离HOH通电后：阴极Zn2+2eZn (还原反应)阳极Zn2eZn2 (氧化反应)图62、用除铂

12、以外的金属作电极用除铂以外的金属作电极，在电解过程中，作阳极的金属失去电子氧化成阳离子进入电解液，即作阳极的金属溶解参加了电解反应。如电解ZnCl2溶液时Zn作电极，我们出示如图6所示的复合投影片，进行分析讲解：通电前ZnCl2离解成Zn2和Cl。水分子离解成H和OH。通电后，ZnCl2溶液里的Zn2移向阴极，并在阴极上放电，同时溶液里的Cl移向阳极，由于Cl很不容易放出它所多余的电子，因此阳极所需的电子，将通过阳极本身的氧化而放出，这个电解反应属电镀反应，因此电镀从原理上讲就是电解。三、电解和电离的相互关系在教学中为了使学生加深对电解和电离两概念之间的相互关系的理解、区别。我们出示如图7所示

13、的复合投影片进行分析讲解：电解与电离处于一定相关联系中，对于电解反应，一方面要对电解这个比较复杂的氧化还原过程进行研究，同时还要讨论电解质能不能离解为自由移动的离子。在电解反应中，电解质溶液，离解成自由移动的离子（电解质的电离不需电流作用）在外电场的作用下自由移动的离子就会作定向运动。在阳极上失去电子，发生氧化反应；在阴极上得到电子，发生还原反应。若溶液不能离解成自由移动的离子，电解反应就不能进行。电解质直流电阴极上得到电子还原反应电解氧化还原反应离解成自由移动的离子电离阳极上失去电子氧化反应图7四、电解和电镀的相互关系我们在教学中为了弄清电解和电镀的相互关系，映示了如图8所示的复合投影片进行分析讲解：电解与电镀则处于从属关系，因为电镀过程实质上是一个电解过程。只是所用电极材料不同，电解的条件是：能发生电离的电解溶液；用惰性材料（石墨或铂）作电极；外加直流电，即可发生电解。在电解过程中，阳极上失去电子发生氧化反应，阴极上得到电子发生还原反应。惰性电极阴极上得到电子还原反应电离电解氧化还原反应直流电阳极上失去电子氧