電化學示意圖題破解策略

張洲銘

【摘 要】本文以例講解電化學示意圖題的解題策略，重視基礎知識，過好基礎知識關，養成按一定程序進行思維的習慣，抓住示意圖的兩個關鍵點，找出應對策略，清理解題思路，從而破解難題。

【關鍵詞】電化學 示意圖題 破題策略

【中圖分類號】G 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2017）10B-0158-03

關于電化學示意圖題，每次考試，失分率都是較高的，從學生的角度看，筆者也曾經很困惑。一是主觀上認為示意圖題很難，看到示意圖就怕，心理上產生畏難情緒；二是遇到這種題型總是理不出頭緒，找不到破解方法；三是效率不高，即使費了九牛二虎之力做對了，損失時間可不少，更不會變通，下次遇到同樣的問題時，還是不會做。經過不斷的琢磨并向老師請教，筆者有了一些感悟，總結出一些經驗，供大家參考。

一、要重視基礎知識，過好這個關

示意圖題屬于綜合性考查，對基礎要求較高。在平時的練習中，總搞不清錯在哪里。經過分析總結，發現最常犯的是基礎性錯誤。如對氧化還原反應基本原理理解不透徹，物質得、失電子與發生的是氧化反應還是還原反應搞不清楚；沒能按離子方程式的書寫原則完成電極反應式；分析外電路中電子和電解質溶液中陰、陽離子的運動方向有困難，等等。這樣，即使把示意圖讀懂了，也是完成不好答題過程。如果死纏爛打，必然導致時間上的損失，很不合算。

因此，一定要重視基礎知識，過好這個關。基礎牢固了，才談得上綜合應用。

二、養成按一定程序進行思維的習慣，從心理上解決對示意圖題的畏懼感

（一）要有對電化學示意圖進行分類的思想

電化學示意圖有電池類、電解類及腐蝕與防護類。通過必要的針對性練習，不管圖形如何變化，區分是哪一類還是不難的，關鍵是要養成對圖進行分類的思維習慣，才不至于在解題時犯原則性錯誤。如圖 1 和圖 2 所示，電池類示意圖沒有外接電池，電解類示意圖有外接電源。而圖 3 屬于外加電流的金屬防護問題，利用原電池原理向鋼管通電子，強迫鋼管不能失電子而腐蝕，陽極高硅鑄鐵僅作導體，不存在有損耗的問題。

經過對示意圖的分類練習，可以解決陌生感，心里就有了底氣，信心倍增，也就不會犯方向性錯誤。

（二）要按一般流程進行思考

區分清楚示意圖是電池類還是電解類后，后面的工作就是按流程進行思考。

對于電池類來說，一般的基本思維程序是：

分析自發的氧化還原反應中元素電子得失情況（或通過示意圖，直接分析兩極反應物和產物的化合價升降情況）→找出××在負極失電子，××在正極得電子→按要求答題。

對于電解池來說，一般的思維程序是：

分析陽極材料的活性→如果陽極是活性材料，則陽極失電子，否則，分析電解質溶液中所有的陰、陽離子→按陰、陽離子放電能力排序→完成電極反應等工作。

認識到以上流程的重要性還不夠，務必按流程進行針對性練習。通過必要的練習和體驗后，按流程進行思考的習慣也就養成了。

〖例 1〗用陰離子交換膜控制電解液中 OH- 的濃度制備納米 Cu2O，反應為 2Cu+H2O Cu2O+H2↑，如圖 4 所示。該電解池的陽極反應式為________。

〖解析〗無論從題目還是從示意圖看，都可看出這是一個電解池，銅失去電子生成 Cu2O，所以示意圖中 Cu 電極是陽極，陽極區溶液呈中性，這一極的電極反應式用 OH- 平衡電荷：。

三、抓住示意圖的兩個關鍵點，找出應對策略，清理解題思路

（一）審圖關鍵點之一是弄清題意

審圖關鍵點之一是弄清題意，為此要嚴格按照一定的審題步驟，找到解決問題辦法。這個審題步驟是：

① 審明白示意圖中外電路中電子的流向 →② 分析兩極反應 →③ 解決題目給出的問題。

原電池和電解池的反應原理都是氧化還原反應，只不過原電池中的氧化還原反應是自發的，電解池中的是非自發的。通過理解示意圖并綜合題干，分析元素化合價的變化情況，不難破解兩極電子的流向、電解質溶液中的離子流向等關鍵性難點。

圖 5 所示，為用鐵（Fe）去除水體中的硝酸鹽（NO3-），沒有外接電池，顯然是屬于原電池。圖中圓鐵外環由細變粗，表示中間的 Fe→Fe3O4，鐵元素化合價升高，失電子，所以中間的鐵是電池的負極。而 NO3- 在 Fe3O4 表面轉變為 NH4+，氮元素化合價降低，得電子，因此 Fe3O4 為電源的正極。

圖 6 是 CO2 電催化還原為 CH4 的工作原理示意圖。屬于電解類示意圖，左池為 ，C 元素化合降低，得電子，銅電極是陰極，不參與電極反應。右池溶液中離子失電子的能力由大到小的順序為 OH->SO42-，這一極發生的反應為 4OH--4e-=2H2O+O2↑，陰離子減少，多余的陽離子 K+ 通過鹽橋進入左池平衡電荷。左池溶液有 CO2，碳元素主要以 HCO3- 形式存在，可理解成這邊池子里碳酸氫鉀不斷增加。

如果是有機物參與電極反應，根據兩極元素（一般是碳元素）化合價的升降情況，一樣可以理清外電路中電子的運動方向，并搞清兩極的反應原理。

〖例 2〗研究人員發現了一種處理高濃度乙醛廢水的新方法——隔膜電解法，乙醛分別在兩極發生反應，轉化為乙醇和乙酸。實驗室以一定濃度的乙醛 -Na2SO4 溶液為電解質溶液，模擬乙醛廢水的處理過程，其裝置如圖 7 所示。

得出 H+ 通過陽離子膜由左向右遷移，而 Na+、SO42- 沒有參與電極反應的結論，Na2SO4 溶液只起增強導電性的作用。

（二）關鍵點之二是充分理解膜的作用

不論原電池還是電解池，陰或陽離子膜的作用都很重要，把示意圖中膜的作用搞清楚了，才能很好地答題。

1.通過離子膜的種類，可分析出陰、陽離子在兩個半池的進出路徑

圖 8 是 M- 空氣電池。不難看出左邊金屬 M 是電池的負極，由于陰離子膜的存在，生成的 Mn+ 不能進入右池。右邊 O2 得電子：

O2+2H2O+4e-=4OH-生成的 OH- 通過陰離子膜進入左池。如果 M（OH）n 是難溶的，例如 M 是金屬鎂，那么生成的 Mg（OH）2 就沉積在電極上，這種電池就不能持續供電，必須把陰離子膜換成陽離子膜。

2.圖中離子通過膜的方向，告知我們外電路中電子的流向

圖 9 為用 NaOH 溶液吸收煙氣中的 SO2，將所得的 Na2SO3 溶液進行電解，可循環再生 NaOH，同時得到 H2SO4，電極材料為石墨。陰離子在電解質溶液中的方向與外電路中電子運動方向形成閉合電路，陽離子在電解質溶液中的方向與外電路中電流運動方向形成閉合電路。通過圖中離子通過離子膜的方向，就可知道 a 接電源的負極，左池為陰極區，右池是陽極區。

四、充分理解兩個電極分別發生的反應原理

忽視示意圖中兩個電極發生反應原理的分析，有時候會給解題帶來很大的麻煩。

答案為 D。

其實，教材中鉛蓄電池，鉛元素也只在兩電極內進行價態的轉換，并沒有進入電解質溶液中，與此題相同。

這是筆者摸索、體驗、總結出電化學示意圖題的破解策略，希望對大家有幫助。

（責編 盧建龍）endprint