電化學(xué)原理理解及解題技巧分析

摘 要 高考化學(xué)考綱要求化學(xué)科命題是注重測量自主學(xué)習(xí)的能力，重視理論聯(lián)系實際，關(guān)注與化學(xué)有關(guān)的科學(xué)技術(shù)、社會經(jīng)濟和生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展，以促進學(xué)生在知識和技能、過程和方法、情感態(tài)度和價值觀等方面的全面發(fā)展。電化學(xué)與生活息息相關(guān)，所以電化學(xué)知識是歷年高考化學(xué)試題中的必考知識點，考綱要求理解原電池和電解池的構(gòu)成、工作原理及應(yīng)用，能書寫電極反應(yīng)和總反應(yīng)方程式。

關(guān)鍵詞 電化學(xué);解題技巧;高中化學(xué)

中圖分類號：O621.25+9.2，A 文獻標識碼：A 文章編號：1002-7661（2018）32-0189-01

了解常見化學(xué)電源的種類及其工作原理。高中電化學(xué)其實質(zhì)是氧化還原反應(yīng)知識的進一步深化和應(yīng)用，其能力要求較高，有些學(xué)生往往因為該部分內(nèi)容較為抽象，對電化學(xué)知識難以理解和掌握，很難得到相應(yīng)的理論水平和能力要求，這就需要我們教師在教學(xué)過程中很好地處理相關(guān)的問題，本文就以理解工作原理和電極反應(yīng)式的書寫為例說明解題方法和技巧。

一、工作原理理解

（一）原電池原理理解：構(gòu)成原電池的前提是氧化還原反應(yīng)，因為有電子的得失，再通過導(dǎo)線使電子定向移動來形成電流。因為電子是不能通過水來導(dǎo)電，所以要通過電解質(zhì)溶液或者熔融狀態(tài)來導(dǎo)電形成閉合回路。要理解原電池有兩個關(guān)鍵問題：

1.為什么氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)要分開？氧化劑和還原劑直接接觸反應(yīng)的話電子的轉(zhuǎn)移是無序的，形成不了電流;那么還原劑和氧化劑就要分別與電解質(zhì)或者電極接觸發(fā)生反應(yīng)，從而讓氧化劑和還原劑間接反應(yīng)實現(xiàn)電子的轉(zhuǎn)移。

2.因為電解質(zhì)要參與中間反應(yīng)，所以會有損耗，從而引發(fā)電解質(zhì)濃度下降導(dǎo)致導(dǎo)電能力下降的問題，這個是嚴重不符合實際生活生產(chǎn)的使用要求的，解決的辦法就是一電極消耗電解質(zhì)，另一電極就要生成電解質(zhì)，所以在理解以實際化學(xué)電源作為背景的題目時，就要形成有這樣的思維，會幫助我們更好的去理解題目。

（二）電解池原理理解：電解池的工作我們可以理解為氧化還原反應(yīng)的逆反應(yīng)，原本反應(yīng)中的氧化劑得到電子后是不會主動失去的，是電流強行把得到的電子給失去;同理，原本反應(yīng)中的還原劑失去電子后是不會主動去奪回，是電流強行把失去的電子給奪回?；谶@樣的理解，對于電解池我們應(yīng)該形成有拆分再結(jié)合的思維，怎么拆分怎么結(jié)合，在具體的例子中會講到。

例1：SO2、CO、CO2、NOx是對環(huán)境影響較大的幾種氣體，對它們的合理控制和治理是優(yōu)化我們生存環(huán)境的有效途徑。

利用電化學(xué)原理將CO、SO2轉(zhuǎn)化為重要化工原料，裝置有A極：通入氣體和水，出來是物質(zhì)C;B極：通入氣體;兩極由質(zhì)子交換膜隔開。

①若A為CO，B為H2，C為CH3OH，則通入CO的一極為 極，該極的電極反應(yīng)式為 。

②若A為SO2，B為O2，C為H2SO4，則負極的電極反應(yīng)式為 。

③若A為NH3，B為O2，C為HNO3，則正極的電極反應(yīng)式為 。

【試題分析】①從C元素化合價由+2價變?yōu)?2價、H元素化合價由0價變?yōu)?1價，可以判斷出CO是氧化劑，則通入CO的電極為正極，CO變成CH3OH需要結(jié)合的H+，H+只能是從電解質(zhì)獲得，所以電極方程式為CO+4e-+4H+=CH3OH，同時得到帶電負電荷的電子和得到帶正電荷的H+;②若A為SO2，B為O2，C為H2SO4，負極SO3變成SO42-，需要的到O元素，那就只能從H2O中獲得，H2O失去氧后剩下4H+，所以電極反應(yīng)式為SO2-2e-+2H2O=SO42-+4H+;負極生成H+，那么正極消耗H+，O2得到電子變成O2-與負極轉(zhuǎn)移過來H+的結(jié)合生成H2O;③若A為NH3，B為O2，C為HNO3，則正極發(fā)生還原反應(yīng)，氧氣得電子生成水，電極方程式為O2+4e-+4H+=2H2O。

【考點】考查原電池設(shè)計、燃料電池、電池反應(yīng)式的書寫、正負極確定等知識。

例2：在固態(tài)金屬氧化物電解池中，高溫共電解H2O—CO2混合氣體制備H2和CO是一種新的能源利用方式，X電極：H2O和CO2進入，出來的是CO和H2;Y電極：出來的是O2;電解質(zhì)是金屬氧化物，下列說法不正確的是（ ）

A.X是電源的負極

B.陰極的反應(yīng)式是：H2O+2e-=H2+O2-，CO2+2e-=CO+O2-

C.總反應(yīng)可表示為：H2O+CO2通電H2+CO+O2

D.陰、陽兩極生成的氣體的物質(zhì)的量之比是1︰1

【試題分析】A.與X相連的電極發(fā)生H2O→H2、CO2→CO的轉(zhuǎn)化，均得電子，應(yīng)為電解池的陰極，則X為電源的負極，A正確;B.陰極H2O→H2、CO2→CO均得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式分別為：H2O+2e-=H2+O2-、CO2+2e-=CO+O2-，B正確;C.從圖示可知，陽極生成H2和CO的同時，陰極有O2生成，所以總反應(yīng)可表示為：H2O+CO2通電H2+CO+O2，C正確;D.從總反應(yīng)方程式可知，陰極生成2mol氣體（H2、CO各1mol）、陽極生成1mol氣體（氧氣），所以陰、陽兩極生成的氣體物質(zhì)的量之比2∶1，D不正確。答案選D。

【考點】本題主要是考查電解原理及其應(yīng)用、電極判斷、電極反應(yīng)式書寫、電極產(chǎn)物判斷與計算等。

參考文獻：

[1]蔣紅梅.高中化學(xué)學(xué)習(xí)興趣培養(yǎng)芻議.新課程導(dǎo)學(xué)（七年級上旬），2014（26）：81.

作者簡介：丁柏培（1987-），男，梅州市五華縣，佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院，初級職稱，教育。