高考化學原電池解題技巧分析

胡爾西旦木·艾合麥提

【內(nèi)容摘要】下文主要以全國2卷化學試題為例，對高考化學原電池題目解題技巧進行分析。

【關(guān)鍵詞】高中 化學 原電池 方法

原電池作為歷年化學考試必考內(nèi)容，是學生最容易丟分的問題。此問題多以新型化學電源為切入點，聯(lián)系多種實驗現(xiàn)象，考查學生對于電化學知識的掌握情況與解決實際問題的能力，教師需要引起重視。

一、扎實基礎(chǔ)

活潑金屬因還原性強，易失電子和易被氧化，一般作負極，但也有特殊情況。如Mg、Al、NaOH溶液組成的原電池中，Al作負極，Mg作正極。以原電池工作原理及其應(yīng)用為例，包含許多考點。如：原電池反應(yīng)及正負極反應(yīng)特征；放電時外電路上電子的流動方向，內(nèi)電路陰陽離子的流動方向；電極附近溶液和電解質(zhì)溶液的pH變化分析；電極反應(yīng)式的書寫，尤其是電解質(zhì)環(huán)境負電極反應(yīng)的影響；原電池的應(yīng)用等。在教學中，教師要以考點為復習重點，扎實學生的基礎(chǔ)知識，使學生能夠提取題干關(guān)鍵信息，尋找解題突破口，從而準確解答問題。

如：用電解氧化法可以在鋁制品表面形成致密、耐腐蝕的氧化膜，電解質(zhì)溶液一般為H2SO4-H2C2O4混合溶液。下列敘述錯誤的是：

A.待加工鋁質(zhì)工件為陽極

B.可選用不銹鋼網(wǎng)作為陰極

C.陰極的電極反應(yīng)式為：Al3+3e-Al

D.硫酸根離子在電解過程中向陽極移動

解析：鋁的陽極氧化法表面處理技術(shù)中，金屬鋁是陽極材料，故A正確；陰極不論用什么材料離子都會在此得電子，故可選用不銹鋼網(wǎng)作為陰極，故B正確；陰極是氫離子發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，故電極反應(yīng)方程式為2H++2e﹣=H2↑，故C錯誤；在電解池中，陽離子移向陰極，陰離子移向陽極，故硫酸根離子在電解過程中向陽極移動，故D正確，本題主要考查電解原理及其應(yīng)用。電化學原理是高中化學的核心考點，學生必須要知道陽極與電池的正極相連發(fā)生氧化反應(yīng)，陰極與電池的負極相連發(fā)生還原反應(yīng)。

二、積累計算方法

原電池的計算主要包括：兩極產(chǎn)物的定量計算，溶液pH值的計算，相對原子質(zhì)量和阿伏伽德羅場數(shù)測定的計算等。當前比較常見的計算方法是電子守恒法、總反應(yīng)式計算。電子守恒法大多用于串聯(lián)電路、陰陽兩極產(chǎn)物、正負兩極產(chǎn)物相同電量等計算；而后者則需要先寫出電極反應(yīng)式，再依據(jù)總反應(yīng)式列比例式計算。

如：1L某溶液中含有的離子如下表：用惰性電極電解該溶液，當電路中有3mole-通過時（忽略電解時溶液體積的變化及電極產(chǎn)物可能存在的溶解現(xiàn)象），下列說法正確的是：

用惰性電極電解該溶液，當電路中有3mole-通過時（忽略電解時溶液體積的變化及電極產(chǎn)物可能存在的溶解現(xiàn)象），下列說法正確的是（ ）

A.電解后溶液呈酸性

B. a=3

C.陽極生成1.5molCl2

D.陰極析出的金屬是銅與鋁

解：A.當電路中有3mole-通過時，陽極首先發(fā)生2Cl--2e-=Cl2↑，有0.5mol 生成Cl2，然后發(fā)生4OH--4e-=O2↑+2H2O，生成2molH+，陰極首先發(fā)生：Cu2++2e-=Cu，析出1molCu，然后發(fā)生2H++2e-=H2↑，生成0.5molH2，同時生成1mol OH-，因n（H+）>n（OH-），則反應(yīng)后溶液呈酸性，故A正確；B.由溶液電荷守恒可知2c（Cu2+）+3c（Al3+）=c（NO3-） +c（Cl-），可求得c（NO3-）=4moL/L，即a=4，故B錯誤；C.電解時陽極首先發(fā)生：2Cl--2e-=Cl2↑，然后發(fā)生4OH--4e-=O2↑+2H2O，生成Cl2和O2，故C錯誤；D.由于離子放電順序Cu2+>H+>Al3+，沒有Al生成，故D錯誤，故選A。

三、正確書寫電極方程式

燃料電池電極反應(yīng)式的書寫是中學化學教學難點，也是高考化學?？伎键c之一，也是學生容易出錯點。

1.首先分清原電池的正、負極均為惰性電極，電極均不參與反應(yīng)。

2.正極發(fā)生還原反應(yīng)，通入的氣體一般是氧氣，氧氣得到電子首先變?yōu)檠蹼x子，根據(jù)電解質(zhì)的不同，其負極電極反應(yīng)式書寫分以下幾種情況：

（1）在酸性溶液中：

O2+4e-+H+=4H2O

（2）在堿性溶液中：

O2+4e-+2H2O=4OH-

（3）在熔融碳酸鹽中：

O2+2CO2-+4e-=2CO32-

（4）在熔融氧化物介質(zhì)中：

O2+4e-=2O2-

3.負極發(fā)生氧化反應(yīng)，負極生成的離子一般與正極產(chǎn)場結(jié)合，有以下幾種情況：

（1）若負極通入的氣體是氫氣，則：

①酸性溶液中H2-2e-=2H+

②堿性溶液中H2-2e-+2OH-=2H2O

③熔融氧化物中H2-2e-+O2-=H2O

（2）若負極通入的氣體為含碳的化合物CO、CH4、CH3OH等，碳元素均轉(zhuǎn)化為正四價碳的化合物，在酸性溶液中生成二氧化物氣體、在堿性溶液中生成碳酸根離子、熔融碳酸鹽中生成二氧化碳、熔融氧化物中生成碳酸根離子。含有氫元素的化合物最終都有水生成。

氫氧燃料電池一般是以惰性金屬鉑（Pt）或石墨做電極，負極通入H2，正極通入O2，

總反應(yīng)為：2H2+O2=2H2O

結(jié)束語

綜上所述，在化學教學過程中，教師要以高考重難點為切入點，帶領(lǐng)學生解析問題，幫助學生掌握解題方法，從而提升學生的化學成績。

【參考文獻】

[1] 顏建河. 考綱·教材·訓練高考化學沖刺復習之對策[J]. 中學生數(shù)理化（高三），2017（05）：41-45.

（作者單位：新疆阿瓦提縣第四中學）