劍橋高中教材與人教版高中化學(xué)有關(guān)電化學(xué)內(nèi)容的比較

摘 要：劍橋高中教材中電化學(xué)的內(nèi)容與人教版教材內(nèi)容差異較大，劍橋高中教材注重用實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較得出結(jié)論，內(nèi)容涉及大學(xué)無(wú)機(jī)化學(xué)知識(shí)。人教版高中化學(xué)用實(shí)驗(yàn)原理推導(dǎo)得出結(jié)論，二者有異曲同工之妙。

關(guān)鍵詞：高中化學(xué)；劍橋高中教材；人教版高中教材；電化學(xué)內(nèi)容；比較

目前，出國(guó)讀大學(xué)也逐漸成為一種趨勢(shì)，許多國(guó)際學(xué)校引入劍橋高中全英文教材，那么劍橋高中化學(xué)教材與人教版高中化學(xué)教材在內(nèi)容上究竟存在哪些差異呢？下面本文就以電化學(xué)知識(shí)為例介紹一下兩種教材的異同和側(cè)重點(diǎn)。

在人教版高中化學(xué)選修四第四章電化學(xué)基礎(chǔ)一章分為四節(jié)，分別是原電池、化學(xué)電源、電解池和金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)四部分。原電池一節(jié)以銅鋅原電池為例將原電池的原理、鹽橋的作用等；第二節(jié)一次電池和二次電池和燃料電池，如鋅銀電池和鉛蓄電池等；第三節(jié)介紹電解池的電解原理以及電解原理的應(yīng)用，如電解飽和食鹽水、電鍍和電冶金的原理。

在講解電解飽和硫酸鈉溶液的原理時(shí)，溶液中存在4種離子分別是Na+、SO42-、H+和OH-，根據(jù)陽(yáng)離子移向陰極，陰離子移向陽(yáng)極，Na+、H+移向陰極，SO42-、OH-移向陽(yáng)極，那么在陰極Na+、H+應(yīng)該誰(shuí)放電呢？在陽(yáng)極SO42、OH-又應(yīng)該誰(shuí)放電？

這里需要用原理解釋?zhuān)鶕?jù)金屬活動(dòng)順序表金屬Na的活動(dòng)性強(qiáng)于H，那么H+的氧化性大于Na+，即H+的得電子能力（放電）大于Na+，因此在陰極H+放電。而在陽(yáng)極OH-的放電能力大于含氧酸根（這一結(jié)論是直接給出的），因此在陽(yáng)極OH-放電。

而在劍橋高中教材中直接引入電極電勢(shì)的概念，很簡(jiǎn)單的解決了溶液中離子放電順序的問(wèn)題。首先確定標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)，以H+/H為標(biāo)準(zhǔn)，電極組成是H2的大氣壓在101KPa、H+的濃度為1.00mol/L、使用惰性鉑電極，規(guī)定H+/H的電極電勢(shì)為零，其余電極跟它相比較得到的數(shù)值即為該電極的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)，如以H+/H和Zn2+/Zn組成的電對(duì)測(cè)出該電池的電勢(shì)為-0.76V，則Zn2+/Zn的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)為-0.76V。相同的方法可以測(cè)出許多半電池的電極電勢(shì)，可以查表，以不同的電對(duì)組成的電池也可以測(cè)出整個(gè)電池的電勢(shì)Eθ。

那么標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)的數(shù)值大小與陰陽(yáng)離子的還原性和氧化性的強(qiáng)弱有怎樣的關(guān)系呢？標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)越大，說(shuō)明該電極比標(biāo)準(zhǔn)氫電極的氧化能力越強(qiáng)，該離子越容易被還原，該離子的氧化性也越強(qiáng)，如Ag+/Ag和Cu2+/Cu的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)分別是+0.80V和+0.34V，那么氧化性Ag+>Cu2+；而標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)越小，則說(shuō)明該金屬單質(zhì)的還原性越比氫更強(qiáng)，則該金屬單質(zhì)越容易失電子（放電）。如Mg2+/Mg和Zn2+/Zn的電極電勢(shì)分別是-2.38V和-0.76V，那么金屬的還原性：Mg>Zn。

因此當(dāng)電解硫酸鈉溶液是時(shí)陰陽(yáng)兩級(jí)分別是哪種離子放電問(wèn)題也就迎刃而解了。在陰極Na+/Na和H+/H的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)分別是-2.72V和0.00V，根據(jù)數(shù)值比較，氧化性：H+>Na+，則在陽(yáng)極應(yīng)該H+放電。在陽(yáng)極SO42-/SO2和O2/OH-的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)分別是+0.17V和0.4V，說(shuō)明O2的氧化性更強(qiáng)，SO2的還原性更強(qiáng)，而失電子能力：OH->SO42-，因此在陽(yáng)極OH-放電，因此電解硫酸鈉溶液時(shí)，陰陽(yáng)兩極分別產(chǎn)生H2和O2，相當(dāng)于在電解水，隨著電解進(jìn)行，溶液濃度逐漸增大。

如果當(dāng)溶液中各種離子不等于1.00mol/L時(shí)，就無(wú)法用標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)進(jìn)行比較，這時(shí)又該怎么辦呢？只需要用能斯特方程計(jì)算即可。能斯特方程的表達(dá)式：E=Eθ+（RT/zF）ln[氧化態(tài)]/[還原態(tài)]，帶入相應(yīng)的數(shù)據(jù)計(jì)算即可。這里R為常數(shù)，數(shù)值為8.314J·mol·-1K·-1，T為開(kāi)爾文溫度，當(dāng)溫度為0℃時(shí)，T=273K，z表示該電對(duì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)轉(zhuǎn)移的電子數(shù)，F(xiàn)為法拉第常數(shù)，F(xiàn)=96500庫(kù)侖；當(dāng)溫度為25℃時(shí)，該表達(dá)式通過(guò)簡(jiǎn)化可以得到：E=Eθ+0.059/z lg[氧化態(tài)]/[還原態(tài)]，帶入相應(yīng)的濃度計(jì)算即可，這樣就解決了計(jì)算任意濃度電對(duì)的電極電勢(shì)。

那么當(dāng)電解極稀的氯化鈉溶液時(shí)會(huì)發(fā)生怎樣的情況呢？這時(shí)在陽(yáng)極會(huì)產(chǎn)生氧氣和氯氣的混合氣體，并且溶液濃度越稀，則生成氧氣的比率越高。因?yàn)楫?dāng)溶液濃度極稀的情況下，相當(dāng)于在電解水，因此在陽(yáng)極由于OH-放電而產(chǎn)生氧氣。

從以上內(nèi)容可以得出兩種教材在講解電化學(xué)知識(shí)的異同：

第一，劍橋高中化學(xué)教材內(nèi)容涉及較廣。劍橋高中化學(xué)教材涉及大學(xué)知識(shí)點(diǎn)，如電極電勢(shì)的內(nèi)容和能斯特方程等，通過(guò)引入這些知識(shí)能更好地理解氧化性和還原性強(qiáng)弱，通過(guò)數(shù)據(jù)比較非常簡(jiǎn)單直觀，更便于學(xué)生理解而不用死記硬背，并且能夠與大學(xué)知識(shí)很好銜接。

第二，人教版高中化學(xué)更注重知識(shí)的有機(jī)聯(lián)系和學(xué)生的層次。人教版高中化學(xué)教材讓學(xué)生通過(guò)原理理解知識(shí)點(diǎn)，對(duì)一些知識(shí)點(diǎn)在教材中講解較為簡(jiǎn)單，高中知識(shí)與大學(xué)知識(shí)存在截然的界限。

總之，劍橋高中教材講解知識(shí)內(nèi)容更為廣泛，部分內(nèi)容涉及大學(xué)化學(xué)知識(shí)點(diǎn)，但對(duì)于一些難懂的知識(shí)點(diǎn)講解更簡(jiǎn)便更容易理解。而人教版高中化學(xué)更注重知識(shí)的有機(jī)聯(lián)系和學(xué)生的層次，對(duì)一些知識(shí)點(diǎn)在教材中講解較為簡(jiǎn)單，但考試題目更綜合難度更大。這是兩種教材的總體區(qū)別，但二者都達(dá)到了傳授知識(shí)的目的，可謂異曲同工，各有千秋。

參考文獻(xiàn)

[1]李小顏.中英高中化學(xué)教材的比較[D].遼寧師范大學(xué)，2014，12.

作者簡(jiǎn)介

余江柳，碩士研究生學(xué)歷，中學(xué)一級(jí)教師，研究方向：高中化學(xué)教學(xué)。

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