電化學示意圖題破解策略

張洲銘

【摘 要】本文以例講解電化學示意圖題的解題策略，重視基礎知識，過好基礎知識關，養(yǎng)成按一定程序進行思維的習慣，抓住示意圖的兩個關鍵點，找出應對策略，清理解題思路，從而破解難題。

【關鍵詞】電化學 示意圖題 破題策略

【中圖分類號】G 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2017）10B-0158-03

關于電化學示意圖題，每次考試，失分率都是較高的，從學生的角度看，筆者也曾經(jīng)很困惑。一是主觀上認為示意圖題很難，看到示意圖就怕，心理上產(chǎn)生畏難情緒；二是遇到這種題型總是理不出頭緒，找不到破解方法；三是效率不高，即使費了九牛二虎之力做對了，損失時間可不少，更不會變通，下次遇到同樣的問題時，還是不會做。經(jīng)過不斷的琢磨并向老師請教，筆者有了一些感悟，總結(jié)出一些經(jīng)驗，供大家參考。

一、要重視基礎知識，過好這個關

示意圖題屬于綜合性考查，對基礎要求較高。在平時的練習中，總搞不清錯在哪里。經(jīng)過分析總結(jié)，發(fā)現(xiàn)最常犯的是基礎性錯誤。如對氧化還原反應基本原理理解不透徹，物質(zhì)得、失電子與發(fā)生的是氧化反應還是還原反應搞不清楚；沒能按離子方程式的書寫原則完成電極反應式；分析外電路中電子和電解質(zhì)溶液中陰、陽離子的運動方向有困難，等等。這樣，即使把示意圖讀懂了，也是完成不好答題過程。如果死纏爛打，必然導致時間上的損失，很不合算。

因此，一定要重視基礎知識，過好這個關?；A牢固了，才談得上綜合應用。

二、養(yǎng)成按一定程序進行思維的習慣，從心理上解決對示意圖題的畏懼感

（一）要有對電化學示意圖進行分類的思想

電化學示意圖有電池類、電解類及腐蝕與防護類。通過必要的針對性練習，不管圖形如何變化，區(qū)分是哪一類還是不難的，關鍵是要養(yǎng)成對圖進行分類的思維習慣，才不至于在解題時犯原則性錯誤。如圖 1 和圖 2 所示，電池類示意圖沒有外接電池，電解類示意圖有外接電源。而圖 3 屬于外加電流的金屬防護問題，利用原電池原理向鋼管通電子，強迫鋼管不能失電子而腐蝕，陽極高硅鑄鐵僅作導體，不存在有損耗的問題。

經(jīng)過對示意圖的分類練習，可以解決陌生感，心里就有了底氣，信心倍增，也就不會犯方向性錯誤。

（二）要按一般流程進行思考

區(qū)分清楚示意圖是電池類還是電解類后，后面的工作就是按流程進行思考。

對于電池類來說，一般的基本思維程序是：

分析自發(fā)的氧化還原反應中元素電子得失情況（或通過示意圖，直接分析兩極反應物和產(chǎn)物的化合價升降情況）→找出××在負極失電子，××在正極得電子→按要求答題。

對于電解池來說，一般的思維程序是：

分析陽極材料的活性→如果陽極是活性材料，則陽極失電子，否則，分析電解質(zhì)溶液中所有的陰、陽離子→按陰、陽離子放電能力排序→完成電極反應等工作。

認識到以上流程的重要性還不夠，務必按流程進行針對性練習。通過必要的練習和體驗后，按流程進行思考的習慣也就養(yǎng)成了。

〖例 1〗用陰離子交換膜控制電解液中 OH- 的濃度制備納米 Cu2O，反應為 2Cu+H2O Cu2O+H2↑，如圖 4 所示。該電解池的陽極反應式為________。

〖解析〗無論從題目還是從示意圖看，都可看出這是一個電解池，銅失去電子生成 Cu2O，所以示意圖中 Cu 電極是陽極，陽極區(qū)溶液呈中性，這一極的電極反應式用 OH- 平衡電荷：。

三、抓住示意圖的兩個關鍵點，找出應對策略，清理解題思路

（一）審圖關鍵點之一是弄清題意

審圖關鍵點之一是弄清題意，為此要嚴格按照一定的審題步驟，找到解決問題辦法。這個審題步驟是：

① 審明白示意圖中外電路中電子的流向 →② 分析兩極反應 →③ 解決題目給出的問題。

原電池和電解池的反應原理都是氧化還原反應，只不過原電池中的氧化還原反應是自發(fā)的，電解池中的是非自發(fā)的。通過理解示意圖并綜合題干，分析元素化合價的變化情況，不難破解兩極電子的流向、電解質(zhì)溶液中的離子流向等關鍵性難點。

圖 5 所示，為用鐵（Fe）去除水體中的硝酸鹽（NO3-），沒有外接電池，顯然是屬于原電池。圖中圓鐵外環(huán)由細變粗，表示中間的 Fe→Fe3O4，鐵元素化合價升高，失電子，所以中間的鐵是電池的負極。而 NO3- 在 Fe3O4 表面轉(zhuǎn)變?yōu)?NH4+，氮元素化合價降低，得電子，因此 Fe3O4 為電源的正極。

圖 6 是 CO2 電催化還原為 CH4 的工作原理示意圖。屬于電解類示意圖，左池為 ，C 元素化合降低，得電子，銅電極是陰極，不參與電極反應。右池溶液中離子失電子的能力由大到小的順序為 OH->SO42-，這一極發(fā)生的反應為 4OH--4e-=2H2O+O2↑，陰離子減少，多余的陽離子 K+ 通過鹽橋進入左池平衡電荷。左池溶液有 CO2，碳元素主要以 HCO3- 形式存在，可理解成這邊池子里碳酸氫鉀不斷增加。

如果是有機物參與電極反應，根據(jù)兩極元素（一般是碳元素）化合價的升降情況，一樣可以理清外電路中電子的運動方向，并搞清兩極的反應原理。

〖例 2〗研究人員發(fā)現(xiàn)了一種處理高濃度乙醛廢水的新方法——隔膜電解法，乙醛分別在兩極發(fā)生反應，轉(zhuǎn)化為乙醇和乙酸。實驗室以一定濃度的乙醛 -Na2SO4 溶液為電解質(zhì)溶液，模擬乙醛廢水的處理過程，其裝置如圖 7 所示。

得出 H+ 通過陽離子膜由左向右遷移，而 Na+、SO42- 沒有參與電極反應的結(jié)論，Na2SO4 溶液只起增強導電性的作用。

（二）關鍵點之二是充分理解膜的作用

不論原電池還是電解池，陰或陽離子膜的作用都很重要，把示意圖中膜的作用搞清楚了，才能很好地答題。

1.通過離子膜的種類，可分析出陰、陽離子在兩個半池的進出路徑

圖 8 是 M- 空氣電池。不難看出左邊金屬 M 是電池的負極，由于陰離子膜的存在，生成的 Mn+ 不能進入右池。右邊 O2 得電子：

O2+2H2O+4e-=4OH-生成的 OH- 通過陰離子膜進入左池。如果 M（OH）n 是難溶的，例如 M 是金屬鎂，那么生成的 Mg（OH）2 就沉積在電極上，這種電池就不能持續(xù)供電，必須把陰離子膜換成陽離子膜。

2.圖中離子通過膜的方向，告知我們外電路中電子的流向

圖 9 為用 NaOH 溶液吸收煙氣中的 SO2，將所得的 Na2SO3 溶液進行電解，可循環(huán)再生 NaOH，同時得到 H2SO4，電極材料為石墨。陰離子在電解質(zhì)溶液中的方向與外電路中電子運動方向形成閉合電路，陽離子在電解質(zhì)溶液中的方向與外電路中電流運動方向形成閉合電路。通過圖中離子通過離子膜的方向，就可知道 a 接電源的負極，左池為陰極區(qū)，右池是陽極區(qū)。

四、充分理解兩個電極分別發(fā)生的反應原理

忽視示意圖中兩個電極發(fā)生反應原理的分析，有時候會給解題帶來很大的麻煩。

答案為 D。

其實，教材中鉛蓄電池，鉛元素也只在兩電極內(nèi)進行價態(tài)的轉(zhuǎn)換，并沒有進入電解質(zhì)溶液中，與此題相同。

這是筆者摸索、體驗、總結(jié)出電化學示意圖題的破解策略，希望對大家有幫助。

（責編 盧建龍）endprint