劉 宇

(四川省瀘州市瀘縣二中 646106)

電化學知識屬實驗化學內(nèi)容，與理論化學氧化還原反應緊密聯(lián)系.電化學以氧化還原反應原理進行電極反應，氧化還原反應原理在電化學中得以具體呈現(xiàn)和拓展延伸.在近年的高考試題中，直接考查氧化還原反應的試題逐年減少，但以電化學形式的考查趨于頻繁，文章就電化學試題的重要考點中常見的幾種易錯題型進行歸類分析，建立不同的解題模型，幫助同學們快速、有效的解答這一類試題.

一、電極的判斷

電化學知識包括原電池和電解池兩類，原電池的兩個電極分別是正極和負極、電解池的兩個電極分別是陰極和陽極.原電池反應中存在自發(fā)的氧化還原反應，在能自發(fā)的氧化還原反應中，失電子能力強的作負極(發(fā)生氧化反應)，另一極作正極.電解池與外接電源相連，連接電源正極的是陽極(發(fā)生氧化反應)，另一極是陰極.

例1某學生按右圖裝置進行實驗，下列說法不正確的是( ).

A．A池為原電池，B池為電解池

C．石墨棒C1附近可觀察到溶液呈紅色

D．當C2極析出224 mL氣體(標準狀況)時，鋅電極的質(zhì)量減少0.65 g

答案:C

解題技巧原電池中的正、負極變化關系如下圖所示，解題時依據(jù)題目給予信息進行轉(zhuǎn)化判斷即可定性、定量解答相關問題.

例2 分析下圖所示的四個原電池裝置，其中結論正確的是( ).

A．①②中Mg作負極，③④中Fe作負極

答案：B

易錯點撥在很多常規(guī)反應(如金屬與酸、與鹽溶液反應)中，可能兩個電極均能發(fā)生反應，此時金屬性強的失電子能力強，優(yōu)先失電子作負極，即有“活潑金屬作負極”.但在濃硝酸作電解質(zhì)溶液時，鐵、鋁發(fā)生鈍化，不能繼續(xù)反應，鐵、鋁作正極，其他活潑性較差的也能作負極；在NaOH溶液作電解質(zhì)溶液時，兩性金屬Al能與之反應作負極，其他金屬與NaOH溶液不反應作正極.

例3 (2019福建廈門外國語學校三模)全釩液流電池裝置如圖，電解液在電解質(zhì)儲罐和電池間不斷循環(huán).下列說法錯誤的是( ).

A．充電時，氫離子通過交換膜移向右側(cè)

B．充電時，電源負極連接a電極

答案：B

方法點撥解決可充電電池的問題時，一般從原電池入手.結合原電池的總反應判斷正、負極(氧化劑在正極得電子，還原劑在負極失電子)，進而得到各電極的反應.將原電池的正極反應倒過來就是電解的陽極反應，將原電池的負極反應倒過來就是電解的陰極反應.

二、電極反應方程式的書寫

電極反應方程式就是某電極涉及粒子得失電子并發(fā)生特定反應的式子.書寫時可借助氧化還原反應方程式的拆分進行書寫，也可以根據(jù)電極的判斷，確定在該電極得失電子的放電粒子，關注粒子得失電子的個數(shù)關系進行書寫，特別需要關注的是在書寫時也要考慮正極反應產(chǎn)物是否與電解質(zhì)溶液反應的問題，若參與反應也要書寫疊加式.

例4 氫氧熔融碳酸鹽燃料電池是一種高溫電池(600～700℃)，具有效率高、噪音低、無污染、燃料多樣、余熱利用價值高等優(yōu)點.氫氧熔融碳酸鹽燃料電池的工作原理如圖所示.下列有關該電池的說法正確的是( ).

A．電池工作時，熔融碳酸鹽只起到導電的作用

C．該電池可利用工廠中排出的CO2，減少溫室氣體的排放

D．電池工作時，外電路中流過0.2 mol電子，消耗3.2 g O2

答案：B

例5 (2019新課標卷Ⅲ)為提升電池循環(huán)效率和穩(wěn)定性，科學家近期利用三維多孔海綿狀Zn(3D-Zn)可以高效沉積ZnO的特點，設計了采用強堿性電解質(zhì)的3D-Zn-NiOOH二次電池，結構如下圖所示.電池反應為下列說法錯誤的是( ).

A．三維多孔海綿狀Zn具有較高的表面積，所沉積的ZnO分散度高

D．放電過程中OH-通過隔膜從負極區(qū)移向正極區(qū)

答案：D

三、電解質(zhì)溶液中粒子的運動及變化

電解質(zhì)溶液中的粒子在電極參與放電后，由于得失一定數(shù)目的電子，必然導致電極區(qū)域粒子帶有的的電荷數(shù)發(fā)生變化，因此為了維持區(qū)域電中性原理，離子會有序的進行定向運動，也就可能涉及c(H+)或者c(OH-)的變化，導致溶液pH變化.

例6 關于下圖所示①、②兩個裝置的敘述，正確的是( ).

A．裝置名稱：①是原電池，②是電解池

B．硫酸濃度變化：①增大，②減小

D．離子移動方向：①中H+向陰極方向移動，②中H+向負極方向移動

答案：B

A．檢測時，電解質(zhì)溶液中的H+向負極移動

B．若有0.4 mol電子轉(zhuǎn)移，則在標準狀況下消耗4.48 L氧氣

答案：C

拓展點撥電解質(zhì)溶液參與電極的放電過程，會導致溶液中離子的濃度發(fā)生變化，但溶液中離子的定向運動需要時間，因此還應該具體的識別提問的方式.提問為放電時，即離子還未來得及運動，可用電極反應式解答問題；若提問放電一段時間后，離子運動結束，應使用電池總反應方程式解答問題.

四、電化學中的化學計算

電化學原理即是氧化還原反應，因此可以通過實驗現(xiàn)象中的定量關系，確定電路中電子的轉(zhuǎn)移情況，進而依據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒計算溶液中離子的變化(含pH的計算)，電極質(zhì)量的變化，電極產(chǎn)生(或消耗)氣體的量等.

例8 新型高效的甲烷燃料電池采用鉑為電極材料，兩電極上分別通入CH4和O2，電解質(zhì)為KOH溶液.某研究小組將兩個甲烷燃料電池串聯(lián)后作為電源，進行飽和氯化鈉溶液的電解實驗，如圖所示.

若每個電池中甲烷的通入量為1 L(標準狀況)，且反應完全，則理論上最多能產(chǎn)生的氯氣體積為____L(標準狀況).

答案：4

易錯點撥題目中涉及兩個甲烷燃料電池，因此兩個電池均通入等量的甲烷，才能使整個電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相等，因此只需計算依次甲烷轉(zhuǎn)移的電子數(shù)而非將他們相加計算.

例9 用陽極X和陰極Y電解Z的水溶液，電解一段時間后，再加入W，能使溶液恢復到電解前的狀態(tài)，符合題意的一組是( ).

選項XYZWACFeNaClH2OBPtCuCu(NO3)2Cu(NO3)2溶液CCCH2SO4H2ODAgFeAgNO3AgNO3晶體

答案：C

關鍵點撥對于電池放電，由于電解質(zhì)溶液(溶質(zhì)或溶劑)參與了放電，因此會導致溶液的濃度發(fā)生變化，欲使溶液恢復到原溶液狀態(tài)，不僅要關注電極上哪些離子參與放電，更重要的是關注哪些離子沖溶液中脫離，脫離了什么補充什么，脫離了多少補充多少，即可恢復到原溶液狀態(tài).

A．35.5∶108 B．16∶207 C．8∶1 D．108∶35.5

答案：C

誤區(qū)警示像這樣的試題，表面看起來即是電化學試題，結合陰陽兩個電極的放電順序，可知陰極Ag+放電，陽極Cl-放電，極易誤選D項，因此在電解質(zhì)溶液中討論其它相關問題的計算或者概念問題時，均需首先考慮該溶液中的離子是否能大量共存，再進一步作其他分析.

電化學問題的分析借助于氧化還原反應原理的分析，可將實驗化學過程中微觀的得失電子、電解質(zhì)溶液中離子的定向運動關系，包括膜的選擇等問題清晰的呈現(xiàn).