氧化還原視角下的電化學(xué)高考試題解題技巧

洪茲田 陳女婷

福建

氧化還原視角下的電化學(xué)高考試題解題技巧

洪茲田 陳女婷

一、電化學(xué)知識(shí)在高考中的地位

原電池、電解池原理及其應(yīng)用涉及化學(xué)理論、元素化合物知識(shí)以及化工生產(chǎn)應(yīng)用，是高考必考的重點(diǎn)內(nèi)容，電極反應(yīng)式的書(shū)寫是電化學(xué)考查的重點(diǎn)和難點(diǎn)?？v觀近幾年全國(guó)卷高考試題，對(duì)原電池、電解池的考查從未間斷，其中應(yīng)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(shū)寫是高考熱點(diǎn)。如2014年全國(guó)Ⅰ非選擇題中的四室電滲析法制備次磷酸，全國(guó)Ⅱ選擇題中的水溶液鋰離子電池體系；2015年全國(guó)Ⅰ選擇題中的微生物電池；2016年全國(guó)Ⅰ選擇題中的三室式電滲析法處理含Na2SO4廢水，全國(guó)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(xué)知識(shí)體系

1.氧化還原反應(yīng)與電化學(xué)反應(yīng)的關(guān)系

氧化還原反應(yīng)的知識(shí)是電化學(xué)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，電化學(xué)的應(yīng)用是對(duì)氧化還原反應(yīng)知識(shí)的升華。電極反應(yīng)實(shí)際上是氧化還原反應(yīng)的半反應(yīng)。將電化學(xué)和氧化還原反應(yīng)進(jìn)行聯(lián)系，把電極反應(yīng)式的書(shū)寫和缺項(xiàng)配平進(jìn)行綜合，電極反應(yīng)式的書(shū)寫就變成了氧化還原反應(yīng)的缺項(xiàng)配平。所以，電化學(xué)實(shí)際上是氧化還原反應(yīng)的另一種考查形式。

2.氧化還原視角統(tǒng)領(lǐng)下電化學(xué)反應(yīng)規(guī)律

項(xiàng)目原電池電解池電化學(xué)規(guī)律自發(fā)的氧化還原反應(yīng)非自發(fā)的氧化還原反應(yīng)正極發(fā)生還原反應(yīng),負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)陰極發(fā)生還原反應(yīng),陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)陰離子向負(fù)極移動(dòng),陽(yáng)離子向正極移動(dòng)陰離子向陽(yáng)極移動(dòng),陽(yáng)離子向陰極移動(dòng)氧化還原反應(yīng)規(guī)定化合價(jià)升高、失去電子、發(fā)生氧化反應(yīng)的是還原劑,還原劑被氧化為氧化產(chǎn)物;化合價(jià)降低、得到電子、發(fā)生還原反應(yīng)的是氧化劑,氧化劑被還原為還原產(chǎn)物物理學(xué)規(guī)定電子流入的電極稱為正極,電子流出的電極為負(fù)極電化學(xué)規(guī)定發(fā)生還原反應(yīng)的電極稱為陰極,發(fā)生氧化反應(yīng)的電極稱為陽(yáng)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(fù)極材料、正極材料、還原劑、氧化劑、電解質(zhì)。負(fù)極材料與正極材料的主要作用是導(dǎo)電，電解質(zhì)溶液傳遞離子形成電流回路，還原劑在負(fù)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(xué)電源(包括各種燃料電池)，雖然反應(yīng)原理比較復(fù)雜，但還是遵循原電池的基本原理。即利用“兩極”“兩移動(dòng)”“兩反應(yīng)”進(jìn)行分析，思維模型如圖所示。

例題1(2016全國(guó)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(cuò)誤的是

( )

C.電池放電時(shí)Cl-由正極向負(fù)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(yáng)極材料、還原劑、氧化劑、電解質(zhì)。陽(yáng)極材料與陰極材料的主要作用是導(dǎo)電，電解時(shí)電子由電源負(fù)極流向陰極，由陽(yáng)極流向電源正極，電解質(zhì)溶液中離子的定向移動(dòng)形成電流。還原劑在陽(yáng)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(shí)可以得到NaOH和H2SO4產(chǎn)品

D.當(dāng)電路中通過(guò)1 mol電子的電量時(shí)，會(huì)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(shí)發(fā)生原電池反應(yīng)，充電時(shí)發(fā)生電解池反應(yīng)。放電時(shí)負(fù)極失去電子，而充電時(shí)充電電池的負(fù)極需要重新得到電子，必須作電解池的陰極，應(yīng)與電源的負(fù)極相連。正極放電時(shí)得到電子，而充電時(shí)則失去電子做陽(yáng)極，思維模型如圖所示。

( )

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

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

答案:C

四、氧化還原視角下電極反應(yīng)式的書(shū)寫

電化學(xué)反應(yīng)中考查電極反應(yīng)式的具體書(shū)寫，所涉及的往往是新型電池。結(jié)合氧化還原反應(yīng)原理進(jìn)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(yīng)或者題給信息，找出氧化劑、還原劑以及對(duì)應(yīng)的產(chǎn)物；

4.利用化合價(jià)升降相等推出正確的轉(zhuǎn)移電子數(shù)；

5.反應(yīng)式兩端添加電解質(zhì)中存在的離子，使反應(yīng)式電荷守恒；

6.利用元素守恒寫出完整的電極反應(yīng)式。

若是多池組合，可采用“拆解法”分段進(jìn)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(fù)極”)；(2)陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為_(kāi)___________，陰極的電極反應(yīng)式為_(kāi)___________。

答案:(1)正極

福建省廈門市翔安第一中學(xué))

趣味化學(xué)

“寶刀”的秘密

我國(guó)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(guó)時(shí)期，相傳越國(guó)就有人制造“干將” “莫邪”等寶刀寶劍，那真是鋒利無(wú)比，“削鐵如泥”，頭發(fā)放在刀刃上，吹口氣就會(huì)斷成兩截。當(dāng)然，傳說(shuō)難免有點(diǎn)夸張，但是“寶刀” 銳利卻是事實(shí)。過(guò)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(guò)科學(xué)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(shí)上，往鋼里加進(jìn)鎢和鉬，哪怕只要很少的一點(diǎn)點(diǎn)，比如百分之幾甚至千分之幾，就會(huì)對(duì)鋼的性質(zhì)產(chǎn)生重大的影響。這個(gè)事實(shí)直到十九世紀(jì)中葉才被人們所認(rèn)識(shí)，接著大大地促進(jìn)了鎢、鉬工業(yè)的發(fā)展。有計(jì)劃地往普通鋼里加進(jìn)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(huì)上，小紅同學(xué)表演節(jié)目，她拿了一塊既新又漂亮的花手帕，在一個(gè)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(diǎn)燃。霎時(shí)間，全場(chǎng)燈光都熄滅了。只有點(diǎn)燃的火，在臺(tái)上燃燒著。不一會(huì)兒火漸漸地滅了，臺(tái)下的觀眾都在為這個(gè)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(chǎng)燈大亮，這個(gè)花手帕竟然完整無(wú)損。這是什么原因呢？觀眾們也許能猜著吧！

問(wèn)題很簡(jiǎn)單。原來(lái)，玻璃杯中盛的是兩份酒精和一份水的混合液，酒精的燃點(diǎn)很低，它很快地燃燒了，而且酒精的沸點(diǎn)只有78℃，水的沸點(diǎn)是100℃，所以，酒精很容易從手帕中揮發(fā)出來(lái)燃燒掉，一部分水仍然留在手帕上，保護(hù)著手帕。另外，在酒精燃燒的過(guò)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(dá)不到燃點(diǎn)。以上的兩個(gè)因素保護(hù)了手帕的安全。

(轉(zhuǎn)載自網(wǎng)絡(luò)，有刪改)