氧化還原視角下的電化學高考試題解題技巧

洪茲田 陳女婷

福建

氧化還原視角下的電化學高考試題解題技巧

洪茲田 陳女婷

一、電化學知識在高考中的地位

原電池、電解池原理及其應用涉及化學理論、元素化合物知識以及化工生產應用，是高考必考的重點內容，電極反應式的書寫是電化學考查的重點和難點。縱觀近幾年全國卷高考試題，對原電池、電解池的考查從未間斷，其中應用原電池、電解池的工作原理分析新型電池、電極方程式的書寫是高考熱點。如2014年全國Ⅰ非選擇題中的四室電滲析法制備次磷酸，全國Ⅱ選擇題中的水溶液鋰離子電池體系；2015年全國Ⅰ選擇題中的微生物電池；2016年全國Ⅰ選擇題中的三室式電滲析法處理含Na2SO4廢水，全國Ⅱ選擇題中的Mg-AgCl電池，Ⅲ卷選擇題中的鋅-空氣燃料電池等。

二、氧化還原視角下建構電化學知識體系

1.氧化還原反應與電化學反應的關系

氧化還原反應的知識是電化學學習的基礎，電化學的應用是對氧化還原反應知識的升華。電極反應實際上是氧化還原反應的半反應。將電化學和氧化還原反應進行聯系，把電極反應式的書寫和缺項配平進行綜合，電極反應式的書寫就變成了氧化還原反應的缺項配平。所以，電化學實際上是氧化還原反應的另一種考查形式。

2.氧化還原視角統領下電化學反應規律

項目原電池電解池電化學規律自發的氧化還原反應非自發的氧化還原反應正極發生還原反應,負極發生氧化反應陰極發生還原反應,陽極發生氧化反應陰離子向負極移動,陽離子向正極移動陰離子向陽極移動,陽離子向陰極移動氧化還原反應規定化合價升高、失去電子、發生氧化反應的是還原劑,還原劑被氧化為氧化產物;化合價降低、得到電子、發生還原反應的是氧化劑,氧化劑被還原為還原產物物理學規定電子流入的電極稱為正極,電子流出的電極為負極電化學規定發生還原反應的電極稱為陰極,發生氧化反應的電極稱為陽極

續表

三、原電池和電解池的思維模型

1.原電池的思維模型

原電池通常由五部分組成:負極材料、正極材料、還原劑、氧化劑、電解質。負極材料與正極材料的主要作用是導電，電解質溶液傳遞離子形成電流回路，還原劑在負極上失去電子，氧化劑則在正極上得到電子。生產和生活中各種新型化學電源(包括各種燃料電池)，雖然反應原理比較復雜，但還是遵循原電池的基本原理。即利用“兩極”“兩移動”“兩反應”進行分析，思維模型如圖所示。

例題1(2016全國Ⅱ,11)Mg-AgCl電池是一種以海水為電解質溶液的水激活電池。下列敘述錯誤的是

( )

C.電池放電時Cl-由正極向負極遷移

答案:B

2.電解池的思維模型

電解池通常由六部分組成:電源、陰極材料、陽極材料、還原劑、氧化劑、電解質。陽極材料與陰極材料的主要作用是導電，電解時電子由電源負極流向陰極，由陽極流向電源正極，電解質溶液中離子的定向移動形成電流。還原劑在陽極上失去電子，氧化劑則在陰極上得到電子。以此模型去分析生產和生活中的新型電解池，思維模型如圖所示。

( )

B.該法在處理含Na2SO4廢水時可以得到NaOH和H2SO4產品

D.當電路中通過1 mol電子的電量時，會有0.5 mol的O2生成

答案:B

3.二次電源的思維模型

二次電池放電時發生原電池反應，充電時發生電解池反應。放電時負極失去電子，而充電時充電電池的負極需要重新得到電子，必須作電解池的陰極，應與電源的負極相連。正極放電時得到電子，而充電時則失去電子做陽極，思維模型如圖所示。

( )

A.充電時，電解質溶液中K+向陽極移動

B.充電時，電解質溶液中c(OH-)逐漸減小

D.放電時，電路中通過2 mol電子，消耗氧氣22.4 L(標準狀況)

答案:C

四、氧化還原視角下電極反應式的書寫

電化學反應中考查電極反應式的具體書寫，所涉及的往往是新型電池。結合氧化還原反應原理進行分析，建立如下思維步驟：

1.根據題給信息判斷電池類型(原電池或電解池)；

2.根據總反應或者題給信息，找出氧化劑、還原劑以及對應的產物；

4.利用化合價升降相等推出正確的轉移電子數；

5.反應式兩端添加電解質中存在的離子，使反應式電荷守恒；

6.利用元素守恒寫出完整的電極反應式。

若是多池組合，可采用“拆解法”分段進行分析。

例題4利用如圖所示裝置(電極均為惰性電極)可吸收SO2，并用陰極排出的溶液吸收NO2。(1)a為電源的________(填“正極”或“負極”)；(2)陽極的電極反應式為____________，陰極的電極反應式為____________。

答案:(1)正極

福建省廈門市翔安第一中學)

趣味化學

“寶刀”的秘密

我國古代很講究使用鋼刀，優質鋒利的鋼刀稱為“寶刀”。戰國時期，相傳越國就有人制造“干將” “莫邪”等寶刀寶劍，那真是鋒利無比，“削鐵如泥”，頭發放在刀刃上，吹口氣就會斷成兩截。當然，傳說難免有點夸張，但是“寶刀” 銳利卻是事實。過去只有少數工匠掌握生產這類“寶刀”的技術。現在我們通過科學研究知道，制造這類“寶刀”的主要秘密就是其中含有鎢、鉬一類的元素。

事實上，往鋼里加進鎢和鉬，哪怕只要很少的一點點，比如百分之幾甚至千分之幾，就會對鋼的性質產生重大的影響。這個事實直到十九世紀中葉才被人們所認識，接著大大地促進了鎢、鉬工業的發展。有計劃地往普通鋼里加進一種或幾種像鎢、鉬一類的元素——合金元素，就能制造出各種性能優異的特殊鋼材——合金鋼。

燒不壞的手帕

一次晚會上，小紅同學表演節目，她拿了一塊既新又漂亮的花手帕，在一個盛著水的玻璃杯中浸了浸，取出之后擠了擠水，然后用鐵鉗夾住手帕一角，放到酒精上點燃。霎時間，全場燈光都熄滅了。只有點燃的火，在臺上燃燒著。不一會兒火漸漸地滅了，臺下的觀眾都在為這個漂亮的花手帕白白地被燒掉而感到可惜。它一定化為灰燼了。突然，場燈大亮，這個花手帕竟然完整無損。這是什么原因呢？觀眾們也許能猜著吧！

問題很簡單。原來，玻璃杯中盛的是兩份酒精和一份水的混合液，酒精的燃點很低，它很快地燃燒了，而且酒精的沸點只有78℃，水的沸點是100℃，所以，酒精很容易從手帕中揮發出來燃燒掉，一部分水仍然留在手帕上，保護著手帕。另外，在酒精燃燒的過程中，有一部分水變成蒸氣揮發了，帶走了手帕上的一部分熱量，從而降低了手帕的溫度，使其達不到燃點。以上的兩個因素保護了手帕的安全。

(轉載自網絡，有刪改)