電能轉化為化學能解題規律思考

王修亮

【摘要】以“電能轉化為化學能”為例，引導學生總結規律，提高化學學習效果。

【關鍵詞】電能轉化為化學能 電解 電化學規律 學習效率

電化學是高考必考內容，很多同學感到很棘手。本人認為化學是一門規律性很強的學科，除了要夯實基礎之外，還應該通過總結，找出規律，提高化學學習效果。怎樣才能在高三化學學習中提高學習效果？本人以電能轉化為化學能為例，淺談一下電能轉化為電能規律，提高化學學習效果。

一、解題思路規律總結

很多同學拿到電化學題目不知道從哪里下手，如何才能讓同學們快速弄清題意，順利找到解題突破口，需要進行總結。根據多年教學經驗，發現電能轉化為化學能這一類習題的解題思路都有一個模式。這個模式就是：先判斷電極（判斷電極的陰、陽極，陽極是否是活性電極），再分析溶液中有哪些陰、陽離子，根據離子放點順序確定有哪些離子放電，用表格法寫出電極反應式。根據這個規律很多難題迎刃而解。

例1、用鉑電極電解CuSO4和KNO3的混合溶液500mL，經過一段時間后，兩極均得到標準狀況下5.6L氣體。（假設溶液體積忽略不計） 求：（1）原混合溶液中CuSO4的物質的亮濃度為多少？ （2）電解后的溶液的pH值是多少？

思路分析：先判斷陽極是鉑電極（非活性電極），再分析溶液里離子有：Cu2+、H+、K+、和OH-、SO42+、NO3-。最后確定放電順序，陽極離子放電順序：OH->SO42+、NO3-，陰離子放電順序：Cu2+>H+>K+。電極反應式見表1。

根據分析不難得出H2和O2各0.25mol， Cu2+也為0.25mol。所以C（CuSO4）=0.5mol/L，c（H+）=1.0mol/L ，PH=1。

例2. 用惰性電極電解物質的量濃度相同體積比為1：3的硫酸銅，氯化鈉的混合溶液，可能發生的反應有下列反應的那幾個？

思路分析：先判斷陽極是惰性電極（非活性電極），再分析溶液里離子有：Cu2+、H+、Na+、和Cl-、OH-、SO42+。最后確定放電順序，陽極離子放電順序：Cl->OH->SO42+，陰離子放電順序：Cu2+>H+>K+。電極反應式見表2。

根據分析很容易得出2、3、4正確。

二、電子守恒規律

在電能轉化為化學能裝置中，電子由負極流出到陰極，陽極失去電子給正極。陰、陽極之間的電解質溶液沒有電子轉移，是離子在移動，陽離子移向陰極，陰離子移向陽極。陰極、陽極、正極、負極轉移的電子數目相等。

例3、如圖1為相互串聯的甲乙兩個電解池，甲池為CuSO4溶液。請回答：若甲槽陰極增重12.8g，則乙槽陰極放出氣體在標準狀況下的體積為____。

由表3可知，要使得加0.1mol Cu（OH）2后恰好恢復到電解前的濃度和pH，則陰極析出0.1molCu和0.1molH2，陽極析出0.1mol O2。無論從陰極看還是從陽極看，都是轉移0.4mol電子。

三、可逆電池

可逆電池問題令很多同學頭疼，如果細心研究這類問題很有規律性。可逆電池的規律是：

“放電”反應表示原電池反應，可將該反應拆成兩個半反應。氧化反應為負極發生的反應，特點是失去電子化合價升高。還原反應為正極發生的反應，特點是得電子化合價降低。

“充電”表示電解池反應，陰極的電極反應就是原電池負極反應的逆反應，陽極的電極反應就是原電池正極反應的逆反應。這類問題有一個典型的例子，就是鉛蓄電池。電池反應：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O 。放電時可將電極反應拆成兩個半反應：

四、多池組合

多池組合問題也頗令同學棘手，這類問題的解決模式就是電極活潑性差距最大的一組為原電池，其他池為該原電池驅動下的電解池。由該原電池的正、負極，確定電解池的陽、陰極。

例5、如下圖2所示，其中甲池的總反應式為：2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O

下列說法正確的是

A.甲池是電能轉化為化學能的裝置，乙、丙池是化學能轉化電能的裝置

B.甲池通入CH3OH的電極反應為CH3OH-6e-+2H2O=CO32-+8H+

C.反應一段時間后，向乙池中加入一定量Cu（OH）2固體，能使CuSO4溶液恢復到原濃度

D.甲池中消耗280 mL（標準狀況下）O2，此時丙池中理論上最多產生1.45g固體

思路分析：本題甲池明顯為原電池，乙池、丙池都是甲池驅動下的電解池，通入甲醇一級為負，與之相連的Pt電極為陰極。通入氧氣一級為正極，與之相連的石墨電極為陽極，所以A明顯錯誤。甲池為堿性溶液，不能產生H+，所以B錯誤。乙池為過量的CuSO4溶液，沒有水損失，所以加Cu（OH）2恢復溶液是錯誤的。甲池中消耗280 mL（標準狀況下）O2，為0.0125mol，該電極轉移0.05mol電子，所以丙池也要轉移0.05mol電子，產生0.05mol OH-，產生0.025mol的Mg（OH）2固體為1.45g，D正確。

以上只是筆者在“電能轉化為化學能”這一教學內容上的一些思考、總結的一個片段，希望能起到拋磚引玉的作用。

順應課程改革，提高課堂效率，是每一個教育工作者的本職工作。老師不能只是個教書匠，學生也不能只是個知識的容器。教師是學生學習的引領者，引領著學生學會學習，學會總結，學會創造；教師是學生學習的助手，讓學生盡可能的少走彎路，盡早地成才。學生也應該活學活用，加強反思，總結規律、這樣定能提高學習效率，取得事半功倍的效果。

【參考文獻】

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