時(shí)代寵兒—電化學(xué)

鄭佳敏 衷明華

(韓山師范學(xué)院化學(xué)系，廣東 潮州 521041)

本部分知識(shí)與時(shí)代聯(lián)系密切，翻閱了近幾年的高考試題都考查了相關(guān)的電化學(xué)知識(shí)。然而很多學(xué)生對(duì)該類題型甚為苦惱，覺得太雜亂，不易把握。這其實(shí)是因?yàn)樵诓贿M(jìn)行知識(shí)的歸納梳理的情況下容易把原電池和電解池混為一談。故而解答該類題型必須先進(jìn)行分類歸納。

學(xué)習(xí)方法及相關(guān)解題策略也是重中之重。一般要做到兩點(diǎn)，一是透徹理解化學(xué)基礎(chǔ):不要停留在聽起來都懂,做起來都不會(huì)的層面上,必須用適當(dāng)?shù)木毩?xí)將其內(nèi)化為自己的知識(shí)。二是把握相關(guān)的綜合應(yīng)用知識(shí)：學(xué)科內(nèi)綜合與元素化合物知識(shí)的聯(lián)系綜合，與化學(xué)基本實(shí)驗(yàn)的聯(lián)系，電解池與物理電路知識(shí)的聯(lián)系等。

一、常見考點(diǎn)的歸納

1.電池的兩極反應(yīng)式及電極名稱的確定，電極名稱與電極反應(yīng)類型的關(guān)系。(巧記：原電池—負(fù)氧正還;電解池—陽氧陰還)。

2.原電池、電解池的電子轉(zhuǎn)移問題。

原電池—電子從負(fù)極流向正極;

電解池—陰極從電池負(fù)極得到電子。

3.電極產(chǎn)物的判斷，溶液濃度的變化或是酸堿性(pH)變化。

4.電極反應(yīng)方程式的書寫。

5.原電池的主要運(yùn)用途徑：制造化學(xué)電池，防止化學(xué)腐蝕，加快化學(xué)反應(yīng)速率。

6.電解池主要用于電解飽和食鹽水、精煉銅和電鍍等。

7.抓住典型的特征反應(yīng)、特征現(xiàn)象推知產(chǎn)物及其性質(zhì)。

二、習(xí)題研究

1.銅鋅原電池(如圖)工作時(shí)，下列敘述正確的是( )。

A.正極反應(yīng)為：Zn-2e-=Zn2+

B.電池反應(yīng)為：Zn+Cu2+=Zn2++Cu

C.在外電路中，電子從負(fù)極流向正極

D.鹽橋中的K+移向溶液CuSO4

圖 銅鋅原電池

出題背景：本題要求考生掌握書寫原電池兩電極的電極反應(yīng)方程式、電子轉(zhuǎn)移方向、鹽橋中的離子轉(zhuǎn)移方向。該原電池比較常見，其目的是希望考生在復(fù)習(xí)過程中要夯實(shí)基礎(chǔ)知識(shí)。

解題思路：根據(jù)“負(fù)氧正還”可知發(fā)生氧化反應(yīng)的是負(fù)極，在外電路中，電子是從正極流向負(fù)極的，由于正極.Cu2+不斷生成Cu，溶液CuSO4中正離子不斷減少，鹽橋中的K+就會(huì)移向溶液進(jìn)行補(bǔ)充。

2.化學(xué)實(shí)驗(yàn)有助于理解化學(xué)知識(shí)，形成化學(xué)觀念，提高探究與創(chuàng)新能力，提升科學(xué)素養(yǎng)。

能量之間可以相互轉(zhuǎn)化：點(diǎn)解食鹽水制備Cl2是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，而原電池可將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。設(shè)計(jì)兩種類型的原電池，探究其能量轉(zhuǎn)化效率。

限選材料：ZnSO4(aq)，F(xiàn)eSO4(aq)，CuSO4(aq)；銅片，鐵片，鋅片和導(dǎo)線。

①完成原電池的裝置示意圖(如圖)，并作相應(yīng)標(biāo)注。

要求：在同一燒杯中，電極與溶液含相同的金屬元素。

②銅片為電極之一，CuSO4(aq)為電解質(zhì)溶液，只在一個(gè)燒杯中組裝原電池乙，工作一段時(shí)間后，可觀察到負(fù)極____。(如圖)

③根據(jù)犧牲陽極的陰極保護(hù)法原理，為減緩電解質(zhì)溶液中鐵片的腐蝕，在②的材料中應(yīng)選____作陽極。

圖 原電池的裝置示意圖

出題背景：本題依托教材，考查了原電池圖解、反應(yīng)現(xiàn)象且融合了無機(jī)物等相關(guān)知識(shí)，對(duì)中學(xué)化學(xué)的主體內(nèi)容進(jìn)行了比較全面的考核的同時(shí)，也加強(qiáng)了對(duì)知識(shí)的理解及綜合應(yīng)用能力的考查，體現(xiàn)的是化學(xué)學(xué)科知識(shí)的內(nèi)在聯(lián)系。

解題思路：②由題給試劑，結(jié)合原電池的形成條件可知可以組合的原電池可以是：鋅銅、鋅鐵、鐵銅原電池。由圖示所給電子移動(dòng)方向可知左邊為負(fù)極(活潑金屬)、右邊為正極(不活潑金屬)，則組裝的原電池可以如下：

圖 組裝的原電池

由所給的電極材料可知，當(dāng)銅片做電極時(shí)，銅片一定是正極，則負(fù)極是活潑的金屬(失電子發(fā)生氧化反應(yīng))。

反應(yīng)的現(xiàn)象是電極逐漸溶解。以Zn和Cu做電極為例，如果不用鹽橋則Zn與CuSO4反應(yīng)，置換出的Cu附著在Zn表面，阻礙了Zn與CuSO4的接觸，不能提供穩(wěn)定電流。

③根據(jù)犧牲陽極的陰極保護(hù)法，可知被保護(hù)的金屬作陰極，即Zn作為陽極。

三、命題趨勢(shì)

電化學(xué)知識(shí)的考查可以在一定程度上體現(xiàn)出題人的情感價(jià)值觀。因?yàn)殡S著能源的日趨緊張合理開發(fā)，綜合利用陸上資源與海水顯得尤為重要，而金屬礦物和海水資源的開發(fā)利用過程主要涉及金屬的冶煉和防護(hù)，在高考中就可以結(jié)合氧化還原反應(yīng)，電化學(xué)知識(shí)進(jìn)行考查的題型就不會(huì)只局限在選擇題上，而是越來越趨向于與化工流程題相結(jié)合的命題類型，考查金屬精煉、電解海水、新型電池、電鍍等知識(shí)點(diǎn)。

出題類型傾向：例如2011年廣東高考32題(16分)由熔鹽電解法獲得的粗鋁含有一定量的金屬鈉和氫氣，這些雜質(zhì)可采用吹氣精煉法除去，產(chǎn)生的尾氣經(jīng)處理后可用鋼材鍍鋁。工藝流程如下：

圖 工藝流程(注：NaCl熔點(diǎn)為801℃；AlCl3在181℃升華)

(1)精煉前，需清除坩堝表面的氧化鐵和石英砂，防止精煉時(shí)它們分別與鋁發(fā)生置換反應(yīng)產(chǎn)生新的雜質(zhì)，相關(guān)的化學(xué)方程式為①____和②____。

(2)將Cl2連續(xù)通入坩堝中的粗鋁熔體，雜質(zhì)隨氣泡上浮除去。氣泡的主要成分除Cl2外還含有____；固態(tài)雜質(zhì)粘附于氣泡上，在熔體表面形成浮渣，浮渣中肯定存在____。

(3)在用廢堿液處理A的過程中，所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為____。

(5)鋼材鍍鋁后，表面形成的致密氧化鋁膜能防止鋼材腐蝕，其原因是____。

例題：(1998.上海.31)氯堿廠電解飽和食鹽水制取NaOH的工藝流程示意圖如下：化鹽精制電解脫鹽。

圖 化鹽精制電解脫鹽工藝流程示意圖

(1)在電解過程中，與電源正極相連的電極上所發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為____，與電源負(fù)極相連的電極附近，溶液pH值____(選填：不變、升高或下降)。

四、電化學(xué)中的情感價(jià)值觀的體現(xiàn)

電化學(xué)在我們?nèi)粘Ｉ钪姓紦?jù)著越來越重要的成分，隨著能源的不斷減少，開發(fā)新能源成為時(shí)代熱點(diǎn)，出題者要求考生對(duì)此要有一定了解，我們除了牢固掌握課本知識(shí)外，還應(yīng)對(duì)時(shí)事有了解，例如航空事業(yè)中電池的問題等等都可能作為高考素材。另外，如何防護(hù)金屬也能體現(xiàn)出題者的情感價(jià)值觀，畢竟環(huán)境問題也是與我們切身聯(lián)系的。

[1]王秀杰，中學(xué)化學(xué)開放性試題教學(xué)的研究.

[2]韓家勛，素質(zhì)教育與高考化學(xué)命題改革研究.