熟記規(guī)律輕松解決高考電化學(xué)選擇題

王永

[摘 要]電化學(xué)是高中化學(xué)重要內(nèi)容，也是近年的高頻考點(diǎn)，在考查時(shí)主要以選擇題形式出現(xiàn)，通過對(duì)近幾年高考選擇題選項(xiàng)的綜合分析，從四點(diǎn)出發(fā)，總結(jié)出了電化學(xué)選擇題解題技巧、規(guī)律與策略，以期學(xué)生能夠順利解決高考電化學(xué)選擇題。

[關(guān)鍵詞] ? 高中化學(xué);解題技巧;規(guī)律

一、高頻考點(diǎn)及解題策略

（一）電極及電極反應(yīng)式正誤的判斷

在電化學(xué)中發(fā)生氧化反應(yīng)（失去電子）的電極為陽極，發(fā)生還原反應(yīng)（得到電子）的電極為陰極。規(guī)律：陽極發(fā)生氧化反應(yīng)（失去電子），陰極發(fā)生還原反應(yīng)（得到電子）。

【解題策略】①認(rèn)真分析題意（或圖示）結(jié)合選擇題的選項(xiàng)，根據(jù)口訣可以判斷裝置的陰陽極。例如：在圖示中電子流出的是負(fù)極（原電池）或陽極（電解池），電子流入的是正極（原電池）或陰極（電解池）;在電解質(zhì)溶液中，陽離子向陰極移動(dòng)，陰離子向陽極移動(dòng)。

②若是原電池：上述判斷的陽極即為負(fù)極，陰極即為正極;若是燃料電池：通燃料的是負(fù)極，通空氣或氧氣的是正極。例如甲烷燃料電池，則通甲烷的是負(fù)極，通空氣的是正極。

③一般根據(jù)得失電子即可判斷電極反應(yīng)式的正誤，陽極失去電子，陰極得到電子。但有時(shí)還要結(jié)合電解質(zhì)溶液、電極產(chǎn)物和轉(zhuǎn)移電子數(shù)來分析。

（二）電子、離子移動(dòng)方向

我們首先要明確電子只能通過導(dǎo)線或固體電極不能從電解質(zhì)溶液中通過，而離子可以通過電解質(zhì)溶液或者固體電解質(zhì)。規(guī)律：陽離子向陰極移動(dòng)，陰離子向陽極移動(dòng)。

【解題策略】原電池：①電子移動(dòng)方向：電子沿導(dǎo)線從負(fù)極流向正極;

②離子移動(dòng)方向：陽離子向正極（陰極）移動(dòng)，陰離子向負(fù)極（陽極）移動(dòng)。

電解池：①電子移動(dòng)方向：電子從直流電源負(fù)極流出，流入陰極;再從陽極流出，流入直流電源正極。

②離子移動(dòng)方向：陽離子向陰極移動(dòng)，陰離子向陽極移動(dòng)。

（三）電極附近及電解質(zhì)溶液PH的變化

電解質(zhì)溶液PH的變化與溶液中c（H+）或c（OH-）的變化有關(guān)，在解題中注意分析電極反應(yīng)或總反應(yīng)方程式中c（H+）或c（OH-）的變化。規(guī)律：電極附近的PH變化看電極反應(yīng)，電解質(zhì)溶液PH的變化看總反應(yīng)。

【解題策略】①電極附近的PH變化看電極反應(yīng)：某電極如果消耗H+或生成OH-則PH變大;如果消耗OH-或生成H+則PH變小。

例如：陽極發(fā)生4OH--4e-[? ? ? ? ?]2H2O+O2↑則該電極附近PH變小;再如正極發(fā)生2H++2e-[? ? ? ? ?]H2↑則電極附近PH變大。

②電解質(zhì)溶液PH的變化看總反應(yīng)：總反應(yīng)若只消耗H+則PH變大;若只消耗OH-則PH變小;若總反應(yīng)相當(dāng)于只生成水或消耗水，還要根據(jù)原溶液的酸堿性來判斷，若原溶液呈中性則溶液PH不變，若原溶液呈酸性生成水則溶液PH變大（消耗水溶液PH變?。?，若原溶液呈堿性生成水則溶液PH變?。ㄏ乃芤篜H變大）。

例如：電池總反應(yīng)Zn+2H+[? ? ? ? ?]Zn2++H2↑則電解質(zhì)溶液PH變大;惰性電極電解硫酸銅溶液陽極：4OH--4e-[? ? ? ? ?]2H2O+O2↑，陰極：2Cu2++4e-=2Cu則陽極附近PH變小，電解質(zhì)溶液PH變小;惰性電極電解Na2SO4溶液、H2SO4溶液、NaOH溶液實(shí)質(zhì)都是消耗水但電解質(zhì)溶液PH的變化分別為不變、變小和變大。

（四）電極產(chǎn)物的判斷以及電化學(xué)的相關(guān)計(jì)算

在電化學(xué)中電極產(chǎn)物是與電解質(zhì)接觸的，因此判斷電極產(chǎn)物時(shí)要不忽略介質(zhì)（電解質(zhì)）參與反應(yīng)，相關(guān)量計(jì)算時(shí)的主要依據(jù)為電子守恒即在串聯(lián)電路中，通過每個(gè)電極的電子數(shù)均相等。規(guī)律：判斷電極產(chǎn)物時(shí)不忽略介質(zhì)參與反應(yīng)，相關(guān)量計(jì)算時(shí)遵循電子守恒。

【解題策略】①電極產(chǎn)物的判斷：電極反應(yīng)物得失電子后在電解質(zhì)溶液中要能夠穩(wěn)定存在即判斷電極產(chǎn)物時(shí)要不忽略介質(zhì)參與。例如：在氫氧燃料電池中若電解質(zhì)為H2SO4溶液，則負(fù)極產(chǎn)物為H+ ，正極產(chǎn)物為H2O;若電解質(zhì)為NaOH溶液，則負(fù)極產(chǎn)物為H2O，正極產(chǎn)物為OH-。

②相關(guān)量的計(jì)算要以電極反應(yīng)或總反應(yīng)為依據(jù)，遵循電子守恒。

例如：在惰性電極電解CuSO4溶液中，若電路中通過2mol電子，計(jì)算電極產(chǎn)物的量。

陽極：4OH--4e-[? ? ? ? ?]2H2O+ O2↑ ? ? 陰極：2Cu2++ 4e-[? ? ? ? ?] 2Cu

4? ? ? 1? ? ? ? ? ? 4? ?2

2mol? ?0.25mol（標(biāo)況下5.6L）? ? 2mol? 1mol（64g）

二、高考真題賞析

例1.（2016·新課標(biāo)全國Ⅰ，11）三室式電滲析法處理含Na2SO4廢水的原理如圖1所示，采用惰性電極，ab、cd均為離子交換膜，在直流電場的作用下，兩膜中間的Na+和SO42-可通過離子交換膜，而兩端隔室中離子被阻擋不能進(jìn)入中間隔室。

下列敘述正確的是（ ）

A.通電后中間隔室的SO42-離子向正極遷移，正極區(qū)溶液pH增大

B.該法在處理含Na2SO4廢水時(shí)可以得到NaOH和H2SO4產(chǎn)品

C.負(fù)極反應(yīng)為2H2O-4e-[? ? ? ? ?]O2+4H+，負(fù)極區(qū)溶液pH降低

D.當(dāng)電路中通過1mol電子的電量時(shí)，會(huì)有0.5mol的O2生成

【解析】答案為B。本題為電解池，負(fù)極區(qū)是陰極區(qū)，正極區(qū)是陽極區(qū)，陰離子向陽極極移動(dòng)，陽離子向陰極極移動(dòng)，即SO42-離子向正極區(qū)移動(dòng)，Na+ 向負(fù)極區(qū)移動(dòng)，正極區(qū)水電離的OH-發(fā)生氧化反應(yīng)生成氧氣，H+留在正極區(qū)，該極得到H2SO4產(chǎn)品，溶液pH減小，負(fù)極區(qū)水電離的H+發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氣，OH-留在負(fù)極區(qū)，該極得到NaOH產(chǎn)品，溶液pH增大，且負(fù)極區(qū)應(yīng)發(fā)生還原反應(yīng)，故A、C項(xiàng)錯(cuò)誤，B正確;相當(dāng)于電解水，根據(jù)電解水的方程式可計(jì)算出當(dāng)電路中通過1 mol電子時(shí)，會(huì)有0.25 mol的O2生成，D錯(cuò)誤。

【點(diǎn)評(píng)】本題較全面地考查了電解中的離子移動(dòng)方向、電極PH的變化、電極反應(yīng)式的書寫以及相關(guān)計(jì)算，既有理解記憶的知識(shí)也有相關(guān)計(jì)算，在解題時(shí)要注意電極反應(yīng)和總反應(yīng)的重要作用。

例2.（2015·課標(biāo)全國卷Ⅰ，11，6分）微生物電池是指在微生物的作用下將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，其工作原理如圖2所示。下列有關(guān)微生物電池的說法錯(cuò)誤的是（ ）

A.正極反應(yīng)中有CO2生成

B.微生物促進(jìn)了反應(yīng)中電子的轉(zhuǎn)移

C.質(zhì)子通過交換膜從負(fù)極區(qū)移向正極區(qū)

D.電池總反應(yīng)為C6H12O6+6O2[? ? ? ? ?]6CO2+6H2O

【解析】答案為A。本題是原電池，微生物電池的原理是在微生物作用下O2與C6H12O6發(fā)生氧化還原反應(yīng)，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，B正確;氧氣在正極反應(yīng)，由于質(zhì)子交換膜只允許H+通過，則正極反應(yīng)為：O2+4e-+4H+[? ? ? ? ?]2H2O，沒有CO2生成，A項(xiàng)錯(cuò)誤;負(fù)極沒有氧氣參與，發(fā)生反應(yīng)：C6H12O6-24e-+6H2O[? ? ? ? ?]6CO2+24H+，H+在負(fù)極區(qū)生成，移向正極區(qū)，在正極被消耗，C項(xiàng)正確;總反應(yīng)為：C6H12O6+6O2[? ? ? ? ?]6CO2+6H2O，D項(xiàng)正確。

【點(diǎn)評(píng)】本題考查化學(xué)電源新型電池，為高頻考點(diǎn)，正確判斷電解質(zhì)溶液酸堿性是解本題關(guān)鍵，所有原電池中都是負(fù)極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)、正極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)，難點(diǎn)是電極反應(yīng)式的書寫.

例3.（2016·浙江理綜，11，6分）金屬（M）-空氣電池（如圖3）具有原料易得、能量密度高等優(yōu)點(diǎn)，有望成為新能源汽車和移動(dòng)設(shè)備的電源。該類電池放電的總反應(yīng)方程式為：4M+nO2+2nH2O[? ? ? ? ?]4M（OH）n。

已知：電池的“理論比能量”指單位質(zhì)量的電極材料理論上能釋放出的最大電能。下列說法不正確的是（ ）

A.采用多孔電極的目的是提高電極與電解質(zhì)溶液的接觸面積，并有利于氧氣擴(kuò)散至電極表面

B.比較Mg、Al、Zn三種金屬-空氣電池，Al-空氣電池的理論比能量最高

C.M-空氣電池放電過程的正極反應(yīng)式：4Mn2++nO2+2nH2O+4ne-[? ? ? ? ?]4M（OH）n

D.在Mg-空氣電池中，為防止負(fù)極區(qū)沉積Mg（OH）2，宜采用中性電解質(zhì)及陽離子交換膜

【解析】答案為C。A項(xiàng)，采用多孔電極可以增大電極與電解質(zhì)溶液的接觸面積，且有利于氧氣擴(kuò)散至電極的表面，正確;B項(xiàng)，單位質(zhì)量的Mg、Al、Zn釋放的電子分別為[112]mol、[19]mol、[265]mol，顯然鋁的比能量比Mg、Zn高，正確;C項(xiàng)，電池放電過程正極O2得電子生成OH-，但負(fù)極生成的金屬陽離子不能透過陰離子交換膜移至正極，故正極不能生成M（OH）n，反應(yīng)式應(yīng)為：O2+2H2O+4e-[? ? ? ? ?]4OH-，錯(cuò)誤;D項(xiàng)，為避免OH-移至負(fù)極而生成M（OH）n，可采用中性電解質(zhì)及陽離子交換膜阻止OH-，正確。

【點(diǎn)評(píng)】本題以新能源電池為切入點(diǎn)考查了原電池的裝置、電極反應(yīng)式的書寫、離子交換膜的作用和離子移動(dòng)方向等高頻考點(diǎn)，同時(shí)以“新信息”形式給出電池的“理論比能量”，要求大家在解題時(shí)要理解題目的信息。

例4.（2017·新課標(biāo)全國Ⅰ，11）支撐海港碼頭基礎(chǔ)的鋼管柱，常用外加電流的陰極保護(hù)法進(jìn)行防腐，工作原理如圖4所示，其中高硅鑄鐵為惰性輔助陽極。下列有關(guān)表述不正確的是：

A.通入保護(hù)電流使鋼管樁表面腐蝕電流接近于零

B.通電后外電路電子被強(qiáng)制從高硅鑄鐵流向鋼管樁

C.高硅鑄鐵的作用是作為損耗陽極材料和傳遞電流

D.通入的保護(hù)電流應(yīng)該根據(jù)環(huán)境條件變化進(jìn)行調(diào)整

【解析】答案為C。A.外加強(qiáng)大的電流抑制金屬電化學(xué)腐蝕產(chǎn)生的電流，A正確;B.通電后，被保護(hù)的鋼管柱作陰極，高硅鑄鐵作陽極，因此電路電子被強(qiáng)制從高硅鑄鐵流向鋼管樁，B正確;C.高硅鑄鐵為惰性輔助陽極，所以高硅鑄鐵不損耗，C錯(cuò)誤;D.外加電流要抑制金屬電化學(xué)腐蝕產(chǎn)生的電流，D正確。答案選C。

【點(diǎn)評(píng)】本題考查的是電化學(xué)防護(hù)中的外加電流的陰極保護(hù)法。在解題時(shí)要注意“高硅鑄鐵為惰性輔助陽極”不作為損耗陽極材料。

在應(yīng)試時(shí)，學(xué)生利用上述規(guī)律只需要明確判斷選擇題某一選項(xiàng)的正誤即可，不要刨根問底，以免耽誤大量時(shí)間，此類試題，在平時(shí)勤加練習(xí)，考試時(shí)便可迎刃而解！

[參 考 文 獻(xiàn)]

[1]王維德.盤點(diǎn)高考電化學(xué)“五大”考點(diǎn)[J].中學(xué)生理科應(yīng)試，2015（10）.

[2]弼盛.2016優(yōu)化探究.高三總復(fù)習(xí).化學(xué)[M].濟(jì)南：濟(jì)南出版社，2015.

[3]肖德好.全品高考第二輪專題[M].銀川：陽光出版社，2015.

（責(zé)任編輯：張華偉）