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浅谈电化学中的电子转移和离子的运动方式

作者：孟国防

来源：《教师·下》2011年第02期

高中化学的电化学教学内容，笔者发现在高考的相关考查中，要求书写电极反应式以及判

断离子运动方向的占到总题量的大多数。面对这些问题，学生的最大难点就是：不能正确书写

相关的电极反应式；就离子的运动问题，学生不能依据电子的迁移路线确定溶液中离子的运动

路线，无法判断两电极附近溶液的pH值的变化。

针对这两点，笔者认为应该在加强学生对基础知识理解的基础上，有针对性地巩固学生各

种情况下电极反应式的书写记忆。以燃料电池为例，我们将最常见的氢氧燃料电池的正极方程

式固化为两种条件下所对应的方程式：O2+4e-+2H2O→4OH-（碱性或中性条件）；O2+4e-

+4H+→2H2O（酸性条件）。并要求学生记住这两个方程式，通过这两个方程式的书写让学生

了解电极反应式的书写本质，使得学生在应用的时候能够根据条件有针对性地应用这两个固化

的反应式。

对于电解质溶液中的离子运动问题，笔者是将电化学中的两极得失电子情况和离子的运动

有机联系，让学生知道在溶液中不能依靠电子来传递电流，只能依靠相对应的离子运动方向来

平衡电流，从而使得学生在判断溶液中离子运动方向时能够依据闭合回路来做出判断，并在题

目给出的相关传导条件下写出正确的电极反应式。

通过课堂实践，笔者还发现多数学生不能正确区分电解和原电池的两极反应原理。例如：

原电池的负极连接电解池的阴极，正极连接电解池的阳极；原电池的负极发生氧化反应，是还

原剂失去电子，为还原性的物质来表现的还原性；所连接的阴极根据电子的传递方式就应该发

生还原反应，是氧化剂得到电子，为氧化性的物质来表现的氧化性。同理，在原电池的正极发

生还原反应，是氧化剂得到电子，为氧化性的物质来表现的氧化性；电解池的阳极相应的就要

为电池的正极提供电子，从而表现为发生氧化反应，是还原剂失去电子，为还原性的物质来表

现的还原性。学生存在的主要问题是相互混淆，这样一来，我们发现，所有的问题都反映在氧

化还原反应的基本概念上，这个问题也衍生出了在电解池中的物质放电顺序的排列问题，实质

上是氧化剂或还原剂的反应先后问题，即氧化还原的规律中所讲到的先后规律（优先规律）。

对于溶液在电解过程中的pH的变化问题，笔者认为最关键的是让学生能够正确区分溶液

的酸碱性和放电过程中溶液离子的浓度改变及种类的变化。学生常犯的错误是将pH的大小与

溶液酸性强弱搞错位，即不少学生认为pH和溶液的酸碱性成正比，认为碱性越强，pH越大；

酸性越强，pH也越大。类似这样的错误比比皆是。

高考题例析：

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（2010年福建，11）铅蓄电池的工作原理为：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O。研读下

图下列判断不正确的是（）

A.K闭合时，d电极反应式：PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H++SO；

当电路中转移B.0.2mol电子时，Ⅰ中消耗的H2SO4为0.2mol；

闭合时，Ⅱ中C.KSO向c电极迁移；

D.K闭合一段时间后，Ⅱ可单独作为原电池，d电极为正极。

分析：这道题难度较大，将铅蓄电池的充电和放电过程整合在一个题目的两个装置中，使

学生能够更直观地了解铅蓄电池的工作原理，侧重于考查学生的读图和分析能力。试题的Ⅰ图

中的两个电极上有明显的差异，这是让学生找原电池，图Ⅱ中两电极没有任何差异，学生不难

推出为电解池。也就是说，学生入题并不是很难，它的难点在于溶液中离子的迁移方向。学生

在对电极进行正确的判断后不能快速地得出两个装置中的离子迁移方向，或者是无法判断出反

应的类型，从而不能对离子得失电子的情况进行判断，联系不上闭合回路，造成错解。该题的

正确解答是选C，因为Ⅱ中的两个电极上都是PbSO4，在与溶液中的H2O发生电解反应时都

会产生SO，所以都存在SO，也就无所谓向哪极迁移，而是向四周扩散。

综上所述，笔者认为学好电化学中的诸多问题的关键是熟练把握氧化还原反应中的相关规

律，针对各种电极的反应形式，准确运用氧化还原中的规律，快速解决问题。

（作者单位：安徽省怀远县第一中学）