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        輕松應(yīng)對(duì)電化學(xué)知識(shí)的小秘訣

        2019-10-21 11:02:04孫竹先
        魅力中國(guó) 2019年41期

        孫竹先

        (云南省宣威市第一中學(xué),云南 宣威 655400)

        電化學(xué)知識(shí)是高考的必考知識(shí)點(diǎn),無(wú)論解答何種復(fù)雜的題目,都必須牢記基本概念,而且要記清,不能混淆。下面我將跟大家分享我自己的解題方法和思路。

        一、原電池(放電裝置):化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置為原電池,從理論上說(shuō),任何一個(gè)自發(fā)的氧化還原反應(yīng)均可設(shè)計(jì)成原電池。

        (一)電極的判斷方法:

        ①還原劑(化合價(jià)升高,失去電子,發(fā)生氧化反應(yīng))為負(fù)極,氧化劑(化合價(jià)降低,得到電子,發(fā)生還原反應(yīng))為正極。

        ②在原電池電解質(zhì)溶液中:e-由負(fù)極流向正極,且電解質(zhì)溶液中沒有e-的移動(dòng)。電解質(zhì)溶液中陽(yáng)離子移向正極,陰離子移向負(fù)極,簡(jiǎn)而言之在原電池中帶何種電荷就移向何極。

        (二)電極反應(yīng)式的書寫:

        ①已知總反應(yīng)方程式:哪個(gè)極好寫就先寫哪個(gè)極,再用總的減去已經(jīng)寫好的電極,即可得到另一個(gè)電極,值得注意的是正負(fù)極得失電子數(shù)一定要相等。

        ②如果沒有總反應(yīng)方程式:那么先分析題目,判斷元素化合價(jià)的升降,寫出反應(yīng)物和生產(chǎn)物,再根據(jù)電荷守恒和原子個(gè)數(shù)守恒寫出電極反應(yīng)式。

        具體例子如下:

        例1:Al-AgO 電池廣泛應(yīng)用于魚雷電池,其原理如右圖所示。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是( ).

        A.A g/AgO為電池正極,放電時(shí)發(fā)生氧化反應(yīng)

        B.Al 電極反應(yīng)為Al+4OH--3e-=AlO2-+2H2O

        C.放電時(shí)OHˉ通過(guò)隔膜向正極移動(dòng)

        D.當(dāng)消耗2.7gAl 時(shí),有10.8gAg 生成

        解析:原電池中負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng),正極發(fā)生還原反應(yīng),A 錯(cuò)誤;Al化合價(jià)升高為負(fù)極,電極反應(yīng)為Al+4OH--3e-=AlO2-+2H2O,B 正確;在原電池電解質(zhì)溶液中,陽(yáng)離子移向正極,陰離子移向負(fù)極,C 錯(cuò)誤;依據(jù)正負(fù)極得失電子數(shù)一定要相等可以求出:

        答案:B

        例2:某新型電池,以NaBH4(B 的化合價(jià)為+3 價(jià))和H2O2 作原料,該電池可用作深水勘探等無(wú)空氣環(huán)境電源,其工作原理如圖所示。下列說(shuō)法正確的是:()

        A.電池工作時(shí)Na+從b 極區(qū)移向a 極區(qū)

        B.每消耗3molH202,轉(zhuǎn)移3mole-

        C.b 極上的電極反應(yīng)式為:H202+2e-+2H+=2H20

        D.a(chǎn) 極上的電極反應(yīng)式為:BH4-+80H--8e-=B02-+6H20

        解析:我們看圖可以知道電極b 發(fā)生H2O2,其中O 元素的化合價(jià)降低,發(fā)生了還原反應(yīng),應(yīng)作正極,電極反應(yīng)式為H202+2e-=2OH-,B C錯(cuò)誤;b為正極,a 就為負(fù)極,在原電池電解質(zhì)溶液中,陽(yáng)離子移向正極,Na+從a極區(qū)移向b極區(qū),A錯(cuò)誤;排除法選D,a極上的電極反應(yīng)式的確為:BH4-+80H--8e-=B02-+6H20。(寫此反應(yīng)遵循原子守恒和電荷守恒)

        答案:D

        例3.鋅-空氣燃料電池可用作電動(dòng)車動(dòng)力電源,電池的電解質(zhì)溶液為KOH 溶液,反應(yīng)為2Zn+O2+4OH-+2H2O=2Zn(OH)2-4。下列說(shuō)法正確的是( )

        A.充電時(shí),電解質(zhì)溶液中K+向陽(yáng)極移動(dòng)

        B.充電時(shí),電解質(zhì)溶液中c(OH-)逐漸減小

        C.放電時(shí),負(fù)極反應(yīng)為:Zn+4OH--2e-= Zn(OH)2-4

        D.放電時(shí),電路中通過(guò)2mol 電子,消耗氧氣22.4L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)

        解析:此題已知總反應(yīng)方程式,通過(guò)化合價(jià)判斷Zn為負(fù)極,O2為正極,電解質(zhì)溶液是堿。

        負(fù)極反應(yīng)式是:Zn+4OH--2e-= Zn(OH)2-4,正極反應(yīng)式是:O2+4e-+2H2O=4OH-

        所以秒殺此題答案為C.

        二、電解池(充電裝置):電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置為電解池,它是一個(gè)非自發(fā)的氧化還原反應(yīng)。

        (一)電極的判斷方法:

        ①與電源負(fù)極相連的電極為陰極,與電源正極相連的電極為陽(yáng)極。

        陽(yáng)極放電: 1)惰性電極:則溶液中陰離子放電。

        2)非惰性電極:電極材料首先失電子。

        放電順序?yàn)椋航饘?> S2->I->Br->Cl->OH-(水) >含氧酸根>F-

        陰極放電:電極材料受保護(hù),溶液中陽(yáng)離子放電。

        放電順序?yàn)椋篈g+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+(酸)>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+(水)>Al3+> Mg2+>Na+>Ca2+> K+

        ②化合價(jià)升高,發(fā)生氧化反應(yīng)的是陽(yáng)極;化合價(jià)降低,發(fā)生還原反應(yīng)的是陰極。

        ③在電解池溶液中,陽(yáng)離子移向陰極,陰離子移向陽(yáng)極,且電解質(zhì)溶液中沒有電子的移動(dòng)。

        (二)電極反應(yīng)式的書寫與原電池的思路一樣。

        具體例子如下:

        例4:如圖所示的裝置C、D、E、F、X、Y 都是惰性電極。將電源接通后,向(乙)中滴入酚酞溶液,在F 附近顯紅色,則以下說(shuō)法正確的是:

        A.電源B 是正極

        B.甲、乙裝置的C、D、E、F 電極均有單質(zhì)生成,其物質(zhì)的量之比為1:2:2:2

        C.欲用丙裝置給銅鍍銀,H 應(yīng)該是Ag,電鍍液是AgNO3 溶液

        D.裝置丁中Y 極附近紅褐色變深,說(shuō)明氫氧化鐵膠粒帶負(fù)電荷

        解析:由題目信息可知F 附近顯紅色,則F 極有OH-,那么就有H20電離產(chǎn)生的H+放電,所以F 極為陰極,電極反應(yīng)式為依據(jù)串聯(lián)電路,可知E為陽(yáng)極、D為陰極、C為陽(yáng)極,電源A為正極、電源B為負(fù)極、Y為陰極、X為陽(yáng)極、H為陰極、G為陽(yáng)極,由此可知A 錯(cuò)誤;Y為陰極,陽(yáng)離子移向此極,Y 極附近紅褐色變深,說(shuō)明氫氧化鐵膠粒帶正電荷,所以D 錯(cuò)誤;用丙裝置給銅鍍銀,犧牲Ag,被氧化,Ag 作為陽(yáng)極,應(yīng)該在G極;C 陽(yáng)極反應(yīng)式為:D 陰極反應(yīng)式為Cu2++2e-=Cu:E 陽(yáng)極反應(yīng)式為:根據(jù)串聯(lián)電路電路中得失電子相等可知O2:Cu:Cl2:H2=0.5:1:1:1=1:2:2:2,所以B 正確。

        答案:B

        例5:如右圖所示裝置(陰、陽(yáng)極均為惰性電極)可用于電解尿素〔CO(NH2)2〕的堿性溶液制取氫氣。該裝置中陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為 _____________________,陰極的電極反應(yīng)式為_____________________;若兩極共收集到氣體22.4L(標(biāo)準(zhǔn)狀況),則消耗的尿素為 g(忽略氣體的溶解)。

        例6:N2O5是一種新型硝化劑,其性質(zhì)和制備受到人們的關(guān)注?,F(xiàn)以H2、O2、熔融鹽Na2CO3組成的燃料電池,采用電解法制備N2O5,裝置如圖所示,其中Y為CO2。

        寫出石墨I(xiàn) 電極上發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式:

        在電解池中生成N2O5 的電極反應(yīng)式為:

        解析:看圖我們知道左邊是燃料電池,總反應(yīng)方程式為:2H2+O2=2H2O,氧氣為正極,考慮到電解質(zhì)是熔融鹽Na2CO3,電極反應(yīng)式為:O2+2CO2+4e-=2CO32-;石墨Ⅰ為負(fù)極,用總的方程式減去正極即可得到,電極反應(yīng)式為:H2+CO32--2e-=CO2+H2O。

        看圖我們知道右邊是電解池,石墨Ⅱ?yàn)檎龢O,與之相連的Pt為陽(yáng)極,該極發(fā)生氧化反應(yīng),又是在無(wú)水體系條件下,所以電極反應(yīng)式為:(寫此反應(yīng)遵循原子守恒和電荷守恒)。

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