洪茲田 陳女婷

福建

氧化還原視角下的電化學高考試題解題技巧

洪茲田 陳女婷

一、電化學知識在高考中的地位

原電池、電解池原理及其應用涉及化學理論、元素化合物知識以及化工生產(chǎn)應用，是高考必考的重點內(nèi)容，電極反應式的書寫是電化學考查的重點和難點。縱觀近幾年全國卷高考試題，對原電池、電解池的考查從未間斷，其中應用原電池、電解池的工作原理分析新型電池、電極方程式的書寫是高考熱點。如2014年全國Ⅰ非選擇題中的四室電滲析法制備次磷酸，全國Ⅱ選擇題中的水溶液鋰離子電池體系；2015年全國Ⅰ選擇題中的微生物電池；2016年全國Ⅰ選擇題中的三室式電滲析法處理含Na2SO4廢水，全國Ⅱ選擇題中的Mg-AgCl電池，Ⅲ卷選擇題中的鋅-空氣燃料電池等。

二、氧化還原視角下建構(gòu)電化學知識體系

1.氧化還原反應與電化學反應的關(guān)系

氧化還原反應的知識是電化學學習的基礎，電化學的應用是對氧化還原反應知識的升華。電極反應實際上是氧化還原反應的半反應。將電化學和氧化還原反應進行聯(lián)系，把電極反應式的書寫和缺項配平進行綜合，電極反應式的書寫就變成了氧化還原反應的缺項配平。所以，電化學實際上是氧化還原反應的另一種考查形式。

2.氧化還原視角統(tǒng)領(lǐng)下電化學反應規(guī)律

項目原電池電解池電化學規(guī)律自發(fā)的氧化還原反應非自發(fā)的氧化還原反應正極發(fā)生還原反應,負極發(fā)生氧化反應陰極發(fā)生還原反應,陽極發(fā)生氧化反應陰離子向負極移動,陽離子向正極移動陰離子向陽極移動,陽離子向陰極移動氧化還原反應規(guī)定化合價升高、失去電子、發(fā)生氧化反應的是還原劑,還原劑被氧化為氧化產(chǎn)物;化合價降低、得到電子、發(fā)生還原反應的是氧化劑,氧化劑被還原為還原產(chǎn)物物理學規(guī)定電子流入的電極稱為正極,電子流出的電極為負極電化學規(guī)定發(fā)生還原反應的電極稱為陰極,發(fā)生氧化反應的電極稱為陽極

續(xù)表

三、原電池和電解池的思維模型

1.原電池的思維模型

原電池通常由五部分組成:負極材料、正極材料、還原劑、氧化劑、電解質(zhì)。負極材料與正極材料的主要作用是導電，電解質(zhì)溶液傳遞離子形成電流回路，還原劑在負極上失去電子，氧化劑則在正極上得到電子。生產(chǎn)和生活中各種新型化學電源(包括各種燃料電池)，雖然反應原理比較復雜，但還是遵循原電池的基本原理。即利用“兩極”“兩移動”“兩反應”進行分析，思維模型如圖所示。

例題1(2016全國Ⅱ,11)Mg-AgCl電池是一種以海水為電解質(zhì)溶液的水激活電池。下列敘述錯誤的是

( )

C.電池放電時Cl-由正極向負極遷移

答案:B

2.電解池的思維模型

電解池通常由六部分組成:電源、陰極材料、陽極材料、還原劑、氧化劑、電解質(zhì)。陽極材料與陰極材料的主要作用是導電，電解時電子由電源負極流向陰極，由陽極流向電源正極，電解質(zhì)溶液中離子的定向移動形成電流。還原劑在陽極上失去電子，氧化劑則在陰極上得到電子。以此模型去分析生產(chǎn)和生活中的新型電解池，思維模型如圖所示。

( )

B.該法在處理含Na2SO4廢水時可以得到NaOH和H2SO4產(chǎn)品

D.當電路中通過1 mol電子的電量時，會有0.5 mol的O2生成

答案:B

3.二次電源的思維模型

二次電池放電時發(fā)生原電池反應，充電時發(fā)生電解池反應。放電時負極失去電子，而充電時充電電池的負極需要重新得到電子，必須作電解池的陰極，應與電源的負極相連。正極放電時得到電子，而充電時則失去電子做陽極，思維模型如圖所示。

( )

A.充電時，電解質(zhì)溶液中K+向陽極移動

B.充電時，電解質(zhì)溶液中c(OH-)逐漸減小

D.放電時，電路中通過2 mol電子，消耗氧氣22.4 L(標準狀況)

答案:C

四、氧化還原視角下電極反應式的書寫

電化學反應中考查電極反應式的具體書寫，所涉及的往往是新型電池。結(jié)合氧化還原反應原理進行分析，建立如下思維步驟：

1.根據(jù)題給信息判斷電池類型(原電池或電解池)；

2.根據(jù)總反應或者題給信息，找出氧化劑、還原劑以及對應的產(chǎn)物；

4.利用化合價升降相等推出正確的轉(zhuǎn)移電子數(shù)；

5.反應式兩端添加電解質(zhì)中存在的離子，使反應式電荷守恒；

6.利用元素守恒寫出完整的電極反應式。

若是多池組合，可采用“拆解法”分段進行分析。

例題4利用如圖所示裝置(電極均為惰性電極)可吸收SO2，并用陰極排出的溶液吸收NO2。(1)a為電源的________(填“正極”或“負極”)；(2)陽極的電極反應式為____________，陰極的電極反應式為____________。

答案:(1)正極

福建省廈門市翔安第一中學)

趣味化學

“寶刀”的秘密

我國古代很講究使用鋼刀，優(yōu)質(zhì)鋒利的鋼刀稱為“寶刀”。戰(zhàn)國時期，相傳越國就有人制造“干將” “莫邪”等寶刀寶劍，那真是鋒利無比，“削鐵如泥”，頭發(fā)放在刀刃上，吹口氣就會斷成兩截。當然，傳說難免有點夸張，但是“寶刀” 銳利卻是事實。過去只有少數(shù)工匠掌握生產(chǎn)這類“寶刀”的技術(shù)?，F(xiàn)在我們通過科學研究知道，制造這類“寶刀”的主要秘密就是其中含有鎢、鉬一類的元素。

事實上，往鋼里加進鎢和鉬，哪怕只要很少的一點點，比如百分之幾甚至千分之幾，就會對鋼的性質(zhì)產(chǎn)生重大的影響。這個事實直到十九世紀中葉才被人們所認識，接著大大地促進了鎢、鉬工業(yè)的發(fā)展。有計劃地往普通鋼里加進一種或幾種像鎢、鉬一類的元素——合金元素，就能制造出各種性能優(yōu)異的特殊鋼材——合金鋼。

燒不壞的手帕

一次晚會上，小紅同學表演節(jié)目，她拿了一塊既新又漂亮的花手帕，在一個盛著水的玻璃杯中浸了浸，取出之后擠了擠水，然后用鐵鉗夾住手帕一角，放到酒精上點燃。霎時間，全場燈光都熄滅了。只有點燃的火，在臺上燃燒著。不一會兒火漸漸地滅了，臺下的觀眾都在為這個漂亮的花手帕白白地被燒掉而感到可惜。它一定化為灰燼了。突然，場燈大亮，這個花手帕竟然完整無損。這是什么原因呢？觀眾們也許能猜著吧！

問題很簡單。原來，玻璃杯中盛的是兩份酒精和一份水的混合液，酒精的燃點很低，它很快地燃燒了，而且酒精的沸點只有78℃，水的沸點是100℃，所以，酒精很容易從手帕中揮發(fā)出來燃燒掉，一部分水仍然留在手帕上，保護著手帕。另外，在酒精燃燒的過程中，有一部分水變成蒸氣揮發(fā)了，帶走了手帕上的一部分熱量，從而降低了手帕的溫度，使其達不到燃點。以上的兩個因素保護了手帕的安全。

(轉(zhuǎn)載自網(wǎng)絡，有刪改)