電化學圖像問題解題方法

黃瑩

摘 要：一直以來電化學在高考考察內容當中都占有較重的分量，對高中化學的教學，要通過引導學生了解和認識電化學概念和相關聯知識讓他們對生活中和學習中的化學問題去靈活掌握。其中電化學圖像問題的解決方法是近幾年來的考察重要內容，因此，文章借助電化學基礎作為根本，全面解析電化學圖像問題的多項問題，最后總結出比較簡易的解答方案。

關鍵詞：電化學；圖像；電解

G633.8

現代化學在今天的飛速發展使得其成為當今社會物質文明和生產力發展的風向標。現代基礎科學教育中的高中化學是其重要組成部分之一，而且電化學是中學化學內容中特別重要的一個分支，在生活中也是處處可以接觸到電化學知識。此外，歷年高考的考查內容都會包含一定量的電化學知識，比例相對較高。對此，在電化學圖像問題的處理上探索出更高效的解題方法是一項十分艱巨的任務。

一、明確電化學的教學要求

一般對于電化學教學的要求有：第一，對氧化還原反應的本質進行理解，并熟悉生活中的常見氧化還原反應；第二，對電解池和原電池的工作原理進行理解，記憶并能夠書寫常見電池反應和電極反應方程式；第三，對常見化學電源進行學習，并進一步學習化學能與電能相互轉化的重要意義和應用；第四，對金屬腐蝕的危害進行了解，并學習金屬腐蝕中的電化學原因；第五，對新型化學電源的研制進行學習，并認識到電化學在能源問題中的重要地位。

二、培養電化學的建模思想

在化學學習和解題中建模思想占著十分重要的地位，尤其是在電化學圖像問題的解答過程中，可以優化解題方法，使其更加程序化，能夠幫助學生對題目有一個更快速的理解和印象。下邊是常見電化學圖像問題的建模解法。首先，明確原電池的自發氧化還原反應，也就是電解質溶液與電極材料之間的氧化還原反應，并寫出此氧化還原放映的離子方程式；其次，拆分一個氧化還原反應為兩個化學反應：一個是氧化反應，另一個是還原反應，這兩個反應也就是原電池兩級的化學反應，其中一個口訣是：負升失氧，正降得還。

例1，原電池與氧化還原的關系

在化學反應中要使 產生電流，可以通過下列組合實現此目的的是（ ）

A.負極- ；正極- ；電解質溶液-

B.負極- ；正極- ；電解質溶液-

C. 負極- ；正極- ；電解質溶液-

D.負極- ；正極- ；電解質溶液-

解析：在本反應中，鐵本身是導體而且充當還原劑，所以原電池反應中鐵是負極；正極材料失去電子的能力又都比鐵弱，所以三價鐵離子是氧化劑。因此，在原電池中，電解質應當是溶于水的鐵鹽。故選項B為正確答案。

三、熟練電化學的原理運用

下面我們通過例題來體會一下這種解題方法。

例2，電解原理實際應用

根據下面的圖像進行解答， 是一種易氧化的化學物質，因此我們的實驗室中想要利用燒堿與亞鐵鹽的溶液反應來獲取純凈的氫氧化亞鐵是很難實現的。但是利用下圖所示裝置就可以得到氫氧化亞鐵的沉淀物，其中兩極的材料分別是石墨與鐵。

（1）電極a的材料是_____，該處的電極反應方程式為：

（2）容器中的電解質d可以由_____來充當，那么白色沉淀物就會在電極上產生；d也可以是_____，那么白色沉淀物會在容器中的溶液中產生。

A.純水

B.氯化鈉溶液

C.氫氧化鈉溶液

D.氯化銅溶液

（3）如果溶液c是苯，那么它的作用是_____，在將苯加進去之前需要對溶液d進行加熱，這樣做的目的是_____。

（4）如果將溶液d替換成硫酸鈉溶液，經過一段時間的電解之后，會生成白色沉淀；然后將電源正負極反接，繼續進行電解會發生的現象：電極上有氣泡產生，另外一個明顯的現象是：_____。

通過對題目進行思考，我們可以得出這樣的結論來：

（1）如果想生成氫氧化亞鐵，首先得有亞鐵離子，因此鐵在反應中做陽極。電極反應方程式是： 。

（2）當氫氧化鈉溶液做電解質的時候，整個溶液呈堿性，陽極上產生的也鐵離子會氫氧根例離子結合生成白色沉淀；當氯化鈉溶液做電解質的時候，陰極附近的氫氧根離子在電場作用下向陽極移動，同時陽極附近的亞鐵離子也向陰極移動，二者在相遇處結合生成沉淀；當另外兩種物質溶液作為電解質的時候則沒有辦法形成堿性溶液，因此答案為C，B。

（3）苯的作用是隔絕空氣，防止生成物被氧化；加熱d溶液的目的是為了趕盡溶液中的氧氣，同樣也是為了防止氧化。

（4）當電解在電極反接之后發生的另一明顯現象是白色沉淀物迅速變成灰綠色，最后變成紅褐色。

通過以上結論我們可以知道，單質鐵在電極上發生反應的時候，不管它是作為電解池的陽極還是死原電池的負極，都只能夠失掉兩個電子變成亞鐵離子。

四、規范電化學的解題順序

解答比較復雜的電化學圖像問題的時候，要想做到較高的正確率就要對題目有一個清晰地分析思路。這就要求學生要在教師的引導下養成良好的解題模式，講究一定的解題順序。第一，電解反應中要出電源的正負極，分辨電解池的陰陽極；第二，書寫陽極反應方程式先看清電極物質，如果會非惰性物質，那么就是該電極放電；否則就是溶液中的陰離子放電。其中陰離子的放電順序是： >含氧酸根離子。然后找出放電的陰離子并寫出陽極的反應方程式；第三，根據溶液中的陽離子寫出陰極反應方程式，判斷出是什么陽離子放電，并寫出陰極的電極反應方程式；第四，寫出總反應方程式，并注明反應條件；第五，按照電解反應繼續完成題目。

根據這樣的解題順序再去解答電化學圖像問題，就會有一定的規律可循。

例3，如圖，利用直流電源電解硫酸鈉溶液，電源接通后在兩個電極a和b（均為石墨）附近滴幾滴石蕊溶液，會出現以下現象（ ）

A.在a極逸出的氣體體積小于b極逸出的氣體體積

B.其中一個電極產生的是無味氣體，而另一個電極產生刺激性氣味氣體

C.a極附近呈現紅色，b極附近藍色

D.a極附近呈現藍色，b極附近紅色

按照上述順序對題目進行解答，電解硫酸鈉溶液本質就是電解水，其中a極是陰極，b極是陽極。在a極產生的氣體是氫氣，b極產生的氣體是氧氣，體積是氫氣的一半。在a極附近氫離子得到電子導致其附近氫氧根離子濃度上升，滴入石蕊溶液變藍。B極氫氧根離子失去電子導致氫離子濃度上升，滴入石蕊變紅。通過這樣的分析，可以確定選項D是正確的。

綜上所述，由于電化學圖像問題是電化學問題中的重點學習內容，也是高中化學的重點內容之一。在高考中電化學圖像問題的分量也很重，因此在高中的化學教學過程中教師要重視電化學圖像問題的解題教學，從思路和方法上進行教學，將概念通過多種途徑滲透給學生，幫助學生提高化學素質。

參考文獻：

[1] 李桂花.高中化學原電池與電解池的教學分析[J].中國教育技術裝備，2014，（13：134-135.

[2] 劉金平.試論高中化“電解質”和“非電解質”概念的教學[J].中國校外教育，2014，（31）：58.

[3] 范麗華，邵冰.“探究電解的原理”教學設計[J].讀與寫（教育教學刊），2015，（02）：258-259.