尋規(guī)律 攻克電化學(xué)選擇題

四川 王夢林

化學(xué)與能量關(guān)系緊密，以化學(xué)能與電能相互轉(zhuǎn)化為依據(jù)的電化學(xué)知識是高考的高頻考點。在全國卷中近幾年已經(jīng)屬于高頻考題，分值較大，學(xué)生在學(xué)習(xí)這部分知識時也感覺有一定難度，因此如何幫助學(xué)生在高考中得到電化學(xué)部分的分?jǐn)?shù)是我們應(yīng)該思考的問題。

一、近三年全國卷統(tǒng)計

我們先統(tǒng)計近三年全國卷電化學(xué)選擇題的考查頻率，再總結(jié)不同情境下電化學(xué)題目的相同考點?？碱l、考點統(tǒng)計表如下：

電極判斷離子、電子移動方向電極方程式的書寫或物質(zhì)判斷電化學(xué)計算其他2019·全國卷Ⅰ·12DB、C反應(yīng)條件的比較2019·全國卷Ⅲ·13DB、C海綿狀Zn2018·全國卷Ⅰ·13CA、B鹽類水解2018·全國卷Ⅱ·12AB、C、D2018·全國卷Ⅲ·11AB、CD2017·全國卷Ⅱ·11A、BDC2017·全國卷Ⅲ·11A、DB石墨烯導(dǎo)電性總考查選項數(shù)46131

由統(tǒng)計表可直觀看出，電極反應(yīng)式的書寫或物質(zhì)判斷考查頻率最高，其后依次為離子和電子的移動方向、電極判斷和電化學(xué)計算。這些考點的來源也正是應(yīng)對電化學(xué)題目的一般分析步驟：

考頻與試題難度及要求有關(guān)，電極判斷、離子和電子的移動方向相對較簡單，規(guī)律性強，學(xué)生容易掌握，故考頻相對較低；電極方程式的書寫是學(xué)生普遍覺得困難的考點，對學(xué)生能力要求也較高，有很好的區(qū)分度，故考查頻率很高；化學(xué)計算在工藝流程、化學(xué)反應(yīng)原理、物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)部分都有涉及，所以電化學(xué)部分的選擇題對計算的考查就弱化了很多。

二、真題剖析

【例1】(2019·全國卷Ⅰ·12)利用生物燃料電池原理研究室溫下氨的合成，電池工作時MV2+/MV+在電極與酶之間傳遞電子，示意圖如圖所示。下列說法錯誤的是

( )

A.相比現(xiàn)有工業(yè)合成氨，該方法條件溫和，同時還可提供電能

C.正極區(qū)，固氮酶為催化劑，N2發(fā)生還原反應(yīng)生成NH3

D.電池工作時質(zhì)子通過交換膜由負(fù)極區(qū)向正極區(qū)移動

【答案】B

【分析】(1)電極判斷：此題判斷電池電極的依據(jù)為發(fā)生反應(yīng)的類型，生物燃料左室電極發(fā)生的反應(yīng)為MV+失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成MV2+，故左室為燃料電池的負(fù)極；右室電極MV2+得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成MV+，故右室為燃料電池的正極。

(2)電池中電子和離子的移動方向：電子從負(fù)極流出經(jīng)外電路流入正極，原電池內(nèi)部陽離子移向正極，陰離子移向負(fù)極。

【小結(jié)】此題通過反應(yīng)類型可判斷電池的正負(fù)極，電極方程式相對較容易寫出，質(zhì)子的移動方向也容易判斷，此題較為常規(guī)，難度不大，考點也都是較為常見的考點。

【例2】(2018·全國卷Ⅲ·11)一種可充電鋰-空氣電池如圖所示。當(dāng)電池放電時，O2與Li+在多孔碳材料電極處生成Li2O2-x(x=0或1)。下列說法正確的是

( )

A.放電時，多孔碳材料電極為負(fù)極

B.放電時，外電路電子由多孔碳材料電極流向鋰電極

C.充電時，電解質(zhì)溶液中Li+向多孔碳材料區(qū)遷移

【答案】D

【分析】(1)電極判斷：由題干信息“O2與Li+在多孔碳材料電極處生成Li2O2-x(x=0或1)”可知，O2得到電子，故多孔碳材料電極為正極；同時可得出信息Li+移向多孔碳電極，也可判斷其為正極。

(2)電子和離子的移動方向：放電時電子從負(fù)極流出經(jīng)外電路流入正極，陽離子移向正極，陰離子移向負(fù)極；充電時，電子由電源負(fù)極流向陰極，再由陽極流向正極，陽離子向陰極移動，陰離子向陽極移動。

【小結(jié)】本題是比較典型的可充電電池問題。對于此類問題，可以直接判斷反應(yīng)中的氧化劑和還原劑，進而判斷出電池的正負(fù)極。由題干信息可知是空氣中的氧氣得電子，所以通入氧氣的電極為正極，單質(zhì)鋰電極就一定為負(fù)極。放電時的電池反應(yīng)，逆向反應(yīng)就是充電時的電池反應(yīng)，放電時的負(fù)極充電時應(yīng)該為陰極，放電時的正極充電時應(yīng)該為陽極。

( )

B.電池工作時，外電路中流過0.02 mol電子，負(fù)極材料減重0.14 g

C.石墨烯的作用主要是提高電極a的導(dǎo)電性

D.電池充電時間越長，電池中Li2S2的量越多

【答案】D

【分析】(1)電極判斷：根據(jù)題干總反應(yīng)可得Li失去電子、化合價升高、發(fā)生氧化反應(yīng)，即鋰電極為負(fù)極；根據(jù)裝置圖中Li+移向電極a，則a極為正極，金屬鋰電極為負(fù)極。

(2)電子和離子的移動方向：電子由b極流出經(jīng)用電器流入a極，體系中Li+向正極移動。

【小結(jié)】本題考查二次電池的使用，涉及原電池工作原理，原電池工作時負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)；而電池充電時，原來電池的負(fù)極連接外接電源的負(fù)極為電解池的陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，而原來電池的正極連接外接電源的正極為電解池的陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，解題時通過結(jié)合反應(yīng)原理，根據(jù)元素化合價的變化，判斷放電時正負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)，再結(jié)合電解質(zhì)書寫電極反應(yīng)方程式。

三、規(guī)律小結(jié)

1.電極判斷方法小結(jié)(含電子和離子的移動規(guī)律)

2.電極方程式的書寫規(guī)律

電極方程式的書寫步驟如下：

3.電化學(xué)計算技巧

電化學(xué)的計算都是建立在電極方程式或總反應(yīng)式基礎(chǔ)之上，因此寫好電極反應(yīng)式是計算的關(guān)鍵，而針對于電化學(xué)部分計算只需要把握住兩點即可：

(1)守恒：正負(fù)極、陰陽極和得失電子守恒是計算的橋梁，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量可以計算出電極反應(yīng)物的消耗量和生成物的生成量。

(2)狀態(tài)：針對于有氣體體積的計算一定要注意標(biāo)準(zhǔn)狀況是否標(biāo)注。

四、命題預(yù)測

作為高考考頻極高的電化學(xué)內(nèi)容在2020年高考中自然不會缺席，而且題目設(shè)置一般為圖文結(jié)合、以圖片為主要呈現(xiàn)信息的形式，圖文是知識和能力考查的載體，考點不會發(fā)生明顯的變化，結(jié)合有關(guān)信息：“2019年諾貝爾化學(xué)獎授予美國科學(xué)家約翰·古迪納夫、斯坦利·惠廷厄姆和日本科學(xué)家吉野彰，以表彰他們在鋰離子電池研發(fā)領(lǐng)域作出的貢獻(xiàn)”，考查鋰電池的可能性極大，因此可積極查閱鋰電池相關(guān)材料，提前進行復(fù)習(xí)，有備無患。

( )

A.電解質(zhì)可用氯化鋰溶液取代

C.電池放電時，Li+移向b極

D.電路中轉(zhuǎn)移0.1 mol電子時，b極質(zhì)量減少0.7 g

【命題意圖】以一次鋰電池為載體考查電化學(xué)考點：①電極判斷；②電子和離子移動方向；③電極方程式的書寫；④電化學(xué)有關(guān)計算。

【答案】C

【分析】

(1)電極判斷：電子由a極流向b極，則a為負(fù)極，b為正極。

(2)電子和離子移動方向：電池放電時陽離子移向正極。