楊瓊花
(德宏州民族第一中學(xué),云南 德宏州 678400)
電化學(xué)是高頻考點(diǎn),每年全國卷均有考查。題型以選擇題為主,或在工藝流程題、實(shí)驗(yàn)題、反應(yīng)原理題中以幾個(gè)小問的形式呈現(xiàn),分值6~10分左右,命題形式以新穎的原電池、電解池形式呈現(xiàn),大部分學(xué)生對新情景下電化學(xué)試題出現(xiàn)懼怕,不會審題,無頭緒,不知怎么解題等情況,導(dǎo)致考試中易失分,得分率低。為此,筆者依據(jù)近三年高考電化學(xué)習(xí)題的呈現(xiàn)特點(diǎn),總結(jié)如何教會學(xué)生精準(zhǔn)高效解決電化學(xué)考題的思路和方法,希望對電化學(xué)復(fù)習(xí)備考有所啟示。
負(fù)極:失電子、發(fā)生氧化反應(yīng)、電子流出、陰離子移向。正極:得電子、發(fā)生還原反應(yīng)、電子流入、陽離子移向。同時(shí)熟記銅鋅原電池(無鹽橋、有鹽橋)工作原理。
陽極:外接電源正極,失電子、氧化反應(yīng)、電子流出、陰離子流向。陰極:外接電源負(fù)極,得電子、還原反應(yīng)、電子流入、陽離子流向。同時(shí)熟記電解CuCl2溶液,氯堿工業(yè)(有陽離子交換膜),電解精煉銅,鐵片上鍍鋅的工作原理。
負(fù)極:較活潑金屬(或金屬)、化合價(jià)升高、失電子、氧化反應(yīng)、電子流出、電流流入、陰離子移向、極溶解質(zhì)量減??;正極:較不活潑金屬(或?qū)щ娦苑墙饘伲?、化合價(jià)降低、得電子、還原反應(yīng)、電子流入、電流流出、陽離子移向、電極增重或不變或有氣體逸出。注意:并不是活潑性強(qiáng)的材料一定做負(fù)極,如:①M(fèi) g、A l、NaOH 溶液構(gòu)成原電池,A l做負(fù)極;②Fe(或Al)、Cu、濃硝酸構(gòu)成原電池,Cu 作負(fù)極。
陰極:外接電源負(fù)極,化合價(jià)降低、得電子、還原反應(yīng)、電子流入、陽離子流向、滴有酚酞溶液變紅色(或放H2生OH-)。陽極:外接電源正極,化合價(jià)升高、失電子、氧化反應(yīng)、電子流出、陰離子流向、滴有石蕊溶液變紅(或放O2生H+)。
電子流向(電流與之相反),原電池電子從負(fù)極流向正極,電解池電子從負(fù)極流向陰極,陽極流向正極;離子流向:原電池“正向正,負(fù)向負(fù)”陽離子流向正極,陰離子流向負(fù)極,電解池“陽向陰,陰向陽”陽離子移向陰極。陰離子流向陽極,電子不下“水”,離子不上“岸”——電子不能通過內(nèi)電路,離子不能通過外電路。
陽極:活性電極金屬>S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根;陰極:Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+(強(qiáng)酸性)>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+(水電離出H+)>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+。水溶液中含氧酸根、K+、Ca2+、Na+、Mg2+、Al3+一般不放電。
1.熟練書寫常規(guī)電池電極反應(yīng)式。如①Zn-Cu-稀H2SO4,Zn-Cu-CuSO4溶液,Fe-C-稀H2SO4,Fe-C-NaCl 溶液,Mg-Al-NaOH 溶液,F(xiàn)e(或Al)-Cu-濃HNO3,Fe-C-FeCl3溶液等簡單原電池電極反應(yīng)式。②燃料電池酸性、堿性、熔融碳酸鹽、熔融氧化物為介質(zhì)的電極反應(yīng)式。③鋅錳干電池(酸性或堿性),銀鋅鈕扣電池電極反應(yīng)式。④鉛蓄電池、鎘鎳電池等二次電池充放電電極反應(yīng)式。2.一般電極反應(yīng)式的書寫。①列物質(zhì)標(biāo)得失:寫出變價(jià)電極反應(yīng)物和產(chǎn)物,計(jì)算化合價(jià)變化值,找出電子得失數(shù)。②看環(huán)境調(diào)平電荷:酸性用H+,堿性用OH-,熔融碳酸鹽用CO32-,熔融氧化物用O2-調(diào)平電荷,依次類推。③配平兩邊原子:如氫氧不足用水來補(bǔ)。④兩式相加驗(yàn)總式:兩極反應(yīng)相加并與總反應(yīng)式對照驗(yàn)證。3.復(fù)雜電極反應(yīng)式書寫??偡磻?yīng)式-較簡單一極電極反應(yīng)→復(fù)雜電極反應(yīng)式。
一看:有無外接電源,無為原電池,有為電解池,若是電池組,無外接電源,其一是原電池[兩極材料為活動性不同的金屬或金屬與導(dǎo)電性非金屬;或者一極通燃料,另一極通氧化劑(如O2)],其他的是電解池。二看:電極材料,電源正負(fù)極,電子或電流或離子流向,物質(zhì)變化確定化合價(jià)升降,某些特定的現(xiàn)象判斷電極名稱。三看:物質(zhì)變化確定化合價(jià)升降,判斷介質(zhì)環(huán)境寫出電極反應(yīng)式。結(jié)合以上電化學(xué)基礎(chǔ)知識作出正確解答。
找題中關(guān)鍵詞和有用信息。如2020 全國卷II 12 題中“通電時(shí),Ag+注入到無色WO3薄膜中,生成AgxWO3”可知透明導(dǎo)電層為陰極,Ag 為陽極,W 元素化合價(jià)降低,可知C 錯(cuò)誤。
放電時(shí)為原電池,由總反應(yīng)或信息寫出負(fù)極和正極反應(yīng)式,若正極反應(yīng)式難寫,可用總反應(yīng)式減去負(fù)極反應(yīng)式。充電時(shí)為電解池,負(fù)極外接電源負(fù)極,負(fù)極反應(yīng)式顛倒為陰極反應(yīng)式,正極外接電源正極,正極反應(yīng)式顛倒為陽極反應(yīng)式。
電極區(qū)PH 變化決定于電極反應(yīng)式,電池中PH 變化決定于電池反應(yīng)式,生成OH-或消耗H+PH 增大,消耗OH-或生成H+PH 減小。
1.氫正一氧負(fù)二,根據(jù)代數(shù)和為零求碳的價(jià)態(tài)。2.根據(jù)結(jié)構(gòu)式,共用電子對偏向?yàn)樨?fù),偏離為正。一個(gè)原子共用電子對對數(shù)為化合價(jià)數(shù)值,無偏離偏向?yàn)榱恪?/p>
依據(jù)氧化還原反應(yīng)電子守桓,即電池中正負(fù)極、陰陽極得失電子數(shù)或者電路中通過電子數(shù)相等,找已知與未知關(guān)系式進(jìn)行計(jì)算。
[例1](2021 年全國乙卷﹒12 題)沿海電廠采用海水為冷卻水,但在排水管中生物的附著和滋生會阻礙冷卻水排放并降低冷卻效率,為解決這一問題,通常在管道口設(shè)置一對惰性電極(如圖所示),通入一定的電流。
下列敘述錯(cuò)誤的是()
A.陽極發(fā)生將海水中的Cl?氧化生成Cl2的反應(yīng)
B.管道中可以生成氧化滅殺附著生物的NaClO
C.陰極生成的H2應(yīng)及時(shí)通風(fēng)稀釋安全地排入大氣
D.陽極表面形成的Mg(OH) 等積垢需要定期清理
[答案]D
[解題突破口]觀察圖,標(biāo)有陽極陰極,或題干中“管道口設(shè)置一對惰性電極,通入一定電流”得知是電解池,且為惰性電極,結(jié)合陰陽極的放電順序則可寫出電極反應(yīng),特別注意陰極水電離出H+放電,放H2生OH-,所以Mg(OH)2應(yīng)在陰極表面沉淀,可找到D 項(xiàng)錯(cuò)誤。
總之,試題以新型電池和化工生產(chǎn)中應(yīng)用的化學(xué)裝置為載體,考查考生審題、識圖、提取信息、分析整合問題的能力。各種新型電池層出不窮,新信息變化多端,圖文結(jié)合信息量大學(xué)生有懼怕。但究其根本,這類題主要考查原電池、電解池基本原理,電極判斷,電極反應(yīng)式,總反應(yīng)式的書寫,電子、電流、離子的流向,轉(zhuǎn)移電子數(shù)、反應(yīng)物、產(chǎn)物定量計(jì)算等。此類題“高起點(diǎn),低落點(diǎn)”。只要讓學(xué)生夯實(shí)電化學(xué)基礎(chǔ)知識,教會學(xué)生識圖,審題,提取解題有用信息,分析整合問題能力,抓住本質(zhì),以不變應(yīng)萬變,是容易得分的。