構(gòu)建解題模型，高效突破高考電化學(xué)習(xí)題

湖南

在高考化學(xué)中，電化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)是高頻考點(diǎn)，學(xué)生的得分情況不容。為此，文章總結(jié)了“萬(wàn)能”解題模型高效突破電化學(xué)基礎(chǔ)題。為快速書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式，高效解決電化學(xué)選擇題，精準(zhǔn)突破電化學(xué)基礎(chǔ)綜合題提供有力的解題思路。

1.高考背景

2019年最新高考化學(xué)學(xué)科考試大綱與2018年相比略有變化，提出“將在考生必備知識(shí)、關(guān)鍵能力和思維方法的接觸上，全面檢測(cè)考生的化學(xué)科學(xué)素養(yǎng)”，這是第一次將思維方法寫(xiě)進(jìn)考綱。高考的目的是為了立德樹(shù)人、為國(guó)家選拔人才，高考題以真實(shí)問(wèn)題的解決為背景考查所學(xué)知識(shí)，電化學(xué)題主要以含有文字?jǐn)⑹黾把b置圖象的方式呈現(xiàn)，著眼于學(xué)生接受、吸收、整合信息的能力考查。高考試題常常以能源、國(guó)家優(yōu)秀科技發(fā)展為背景，以電化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)為主線(xiàn)，考查學(xué)生的能力。近五年高考化學(xué)全國(guó)卷Ⅰ電化學(xué)習(xí)題考查情況，見(jiàn)表1。

表1 近五年高考化學(xué)全國(guó)卷Ⅰ電化學(xué)字體考查情況

電化學(xué)基礎(chǔ)題幾乎成為全國(guó)卷的必考題型，分值在6～10分左右，考查內(nèi)容豐富，涉及電解池、原電池的工作原理，尤其是原電池和電解池在生活生產(chǎn)中的應(yīng)用。

不少同學(xué)對(duì)電化學(xué)習(xí)題望而生畏，主要原因是：氧化還原反應(yīng)的基礎(chǔ)稍有欠缺，在氧化還原反應(yīng)過(guò)渡到電化學(xué)內(nèi)容的過(guò)程中，許多同學(xué)未能成功完成內(nèi)容的交接，致使在訓(xùn)練過(guò)程中電化學(xué)習(xí)題的得分率并不高；由于題材廣、信息新、陌生度大，所以大多數(shù)考生感到難以下手，同時(shí)該類(lèi)型題具有“高起點(diǎn)，低落點(diǎn)”的特點(diǎn)。

構(gòu)建基礎(chǔ)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，形成高效解題模型，形成系統(tǒng)的思維方法很有必要。文章分別總結(jié)了選擇題和非選擇題的解題基礎(chǔ)和模型思維方法。

2.模型構(gòu)建

2.1 模型介紹

模型構(gòu)建的重要過(guò)程是基于基礎(chǔ)必備知識(shí)，逐步形成解題技巧，最終形成系統(tǒng)的思維方法和應(yīng)試技巧，最終能夠形成解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

2.2 知識(shí)儲(chǔ)備

掌握電化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)，是突破電化學(xué)習(xí)題的重要環(huán)節(jié)。基于基礎(chǔ)知識(shí)，總結(jié)了如下電化學(xué)習(xí)題常見(jiàn)考點(diǎn)的突破技巧，見(jiàn)表2。

表2 電化學(xué)習(xí)題常見(jiàn)考點(diǎn)及突破技巧

其中基于氧化還原反應(yīng)配平電極反應(yīng)式書(shū)寫(xiě)方法——模板法，以2013年全國(guó)卷Ⅰ28(5)為例，若電解質(zhì)為酸性，二甲醚(CH3OCH3)直接燃料電池的負(fù)極反應(yīng)為_(kāi)_______。其書(shū)寫(xiě)過(guò)程見(jiàn)圖1。

圖1 模板法書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式圖示

2.3 實(shí)例剖析

2.3.1 選擇題解題模型

通過(guò)表1，不難發(fā)現(xiàn)選擇題題型是高考電化學(xué)考查的重點(diǎn)題型，涉及新型電池、新型電解池的應(yīng)用及原理的考查。選擇題在理綜化學(xué)中舉足輕重，故若能夠高效突破，不僅有利于增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的自信心，也有利于提升學(xué)生對(duì)化學(xué)知識(shí)的興趣。為此，筆者總結(jié)了選擇題高效突破的經(jīng)驗(yàn)方法——“望、聞、問(wèn)、切”四字要訣，見(jiàn)表3。

表3 選擇題突破經(jīng)驗(yàn)技巧

案例1[2018·全國(guó)卷Ⅰ·13]最近我國(guó)科學(xué)家設(shè)計(jì)了一種CO2+H2S協(xié)同轉(zhuǎn)化裝置，實(shí)現(xiàn)對(duì)天然氣中CO2和H2S的高效去除。示意圖如圖所示，其中電極分別為ZnO@石墨烯(石墨烯包裹的ZnO)和石墨烯，石墨烯電極區(qū)發(fā)生反應(yīng)為：

該裝置工作時(shí)，下列敘述錯(cuò)誤的是

( )

C.石墨烯上的電勢(shì)比ZnO@石墨烯上的低

D.若采用Fe3+/Fe2+取代EDTA-Fe3+/EDTA-Fe2+，溶液需為酸性

【答案】C

【解題模型】該題考查了新型電化學(xué)科技的發(fā)展實(shí)例。

要訣結(jié)論望電解池,通過(guò)物質(zhì)類(lèi)別變化中化合價(jià)情況可知,ZnO@石墨烯和石墨烯分別為陰極和陽(yáng)極聞①A、B項(xiàng),反應(yīng)物和產(chǎn)物,以及反應(yīng)式中所體現(xiàn)的酸性環(huán)境均符合題意②陰極為“+”電子,A項(xiàng)正確,由此可斷定A、B項(xiàng)正確問(wèn)D項(xiàng),是否需要酸性,需要多問(wèn),多思考元素化合物知識(shí)的性質(zhì)切

( )

B.充電時(shí)釋放CO2，放電時(shí)吸收CO2

【答案】D

【解題模型】

要訣結(jié)論望由選項(xiàng)和題意可知該電池是可充電電池,同時(shí)在Na電極標(biāo)注負(fù)極或陰極聞①放電時(shí),陰離子向負(fù)極移動(dòng),A項(xiàng)正確②運(yùn)用電極反應(yīng)式判斷技巧,C項(xiàng),反應(yīng)物產(chǎn)物正確、環(huán)境正確,正極“+”電子,故直接跳過(guò)C,觀察D項(xiàng),充電時(shí),正極為陽(yáng)極,反應(yīng)物產(chǎn)物、“+-”電子均錯(cuò)誤。故選D問(wèn)B項(xiàng),結(jié)合題意,多思考,慎重判斷正誤切

案例3[2018·全國(guó)卷Ⅲ·11]一種可充電鋰-空氣電池如圖所示。當(dāng)電池放電時(shí)，O2與Li+在多孔碳材料電極處生成Li2O2-x(x=0或1)。下列說(shuō)法正確的是

( )

A.放電時(shí)，多孔碳材料電極為負(fù)極

B.放電時(shí)，外電路電子由多孔碳材料電極流向鋰電極

C.充電時(shí)，電解質(zhì)溶液中Li+向多孔碳材料區(qū)遷移

【答案】D

【解題模型】

要訣結(jié)論望可充電鋰空氣電池,可直接判斷Li為負(fù)極或陰極,A項(xiàng)錯(cuò)誤聞放電時(shí),電子流動(dòng)方向是負(fù)極(Li電極)流向正極,故B項(xiàng)錯(cuò)誤。充電時(shí),鋰離子向陰極(Li電極移動(dòng)),故C項(xiàng)錯(cuò)誤。故答案選D問(wèn)切D項(xiàng),是陌生反應(yīng),又因?yàn)轭}干未給出總反應(yīng)式,基本上錯(cuò)誤率不高

2.3.2 填空題解題模型

電化學(xué)的應(yīng)用在生活生產(chǎn)中及其廣泛，電化學(xué)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，多數(shù)處于復(fù)習(xí)階段的學(xué)生對(duì)反應(yīng)物并未直接接觸怎么會(huì)反應(yīng)以及電解過(guò)程中微粒怎么放電產(chǎn)生困擾。需要學(xué)生結(jié)合理論展形實(shí)踐，非選擇題中，電化學(xué)的應(yīng)用往往離不開(kāi)隔膜(離子交換膜)的作用，解題模型見(jiàn)表4。

表4 隔膜在電化學(xué)習(xí)題中的考查及解題模型

不難發(fā)現(xiàn)，各種填空題的題型，均離不開(kāi)電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)，故可稱(chēng)之為電化學(xué)習(xí)題的“萬(wàn)能”鑰匙，如何書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式，文章前面已經(jīng)介紹，可以說(shuō)不會(huì)寫(xiě)電極反應(yīng)式，非選擇題的得分率必然不高。

案例4[2018·全國(guó)卷Ⅰ·27·節(jié)選](1)生產(chǎn)Na2S2O5，通常是由NaHSO3過(guò)飽和溶液經(jīng)結(jié)晶脫水制得。寫(xiě)出該過(guò)程的化學(xué)方程式：____________________。

(3)制備N(xiāo)a2S2O5也可采用三室膜電解技術(shù)，裝置如圖所示，其中SO2堿吸收液中含有NaHSO3和Na2SO3。陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為_(kāi)_______。電解后，________室的NaHSO3濃度增加。將該室溶液進(jìn)行結(jié)晶脫水，可得到Na2S2O5。

【解題模型】

案例5[2014·全國(guó)卷Ⅰ·27·節(jié)選]次磷酸(H3PO2)是一種精細(xì)化工產(chǎn)品，是一元中強(qiáng)酸，回答下列問(wèn)題：

(4)H3PO2也可用電滲析法制備，“四室電滲析法”工作原理如圖所示(陽(yáng)膜和陰膜分別只允許陽(yáng)離子、陰離子通過(guò))：

①寫(xiě)出陽(yáng)極的電極反應(yīng)式：____________________。

②分析產(chǎn)品室可得到H3PO2的原因：______________。

【解題模型】

【答案】0.01

【解題模型】涉及原電池和電解池的計(jì)算既是重點(diǎn)也是難點(diǎn)，主要包括兩極產(chǎn)物的定量計(jì)算、溶液的pH計(jì)算、根據(jù)轉(zhuǎn)移電子的量求產(chǎn)物的量或根據(jù)產(chǎn)物的量求轉(zhuǎn)移電子的量、質(zhì)量等。

該題為計(jì)算離子交換膜左側(cè)的溶液離子減少數(shù)目問(wèn)題。需要“書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式”和“判斷穿膜離子”。

穿膜離子：陽(yáng)離子交換膜，氫離子穿膜向右側(cè)移動(dòng)，導(dǎo)致又減少了0.01 mol H+，實(shí)質(zhì)是為了配平電荷。

可歸納為Mn～ne-(轉(zhuǎn)移電子數(shù))，理論依據(jù)：不難分析，離子交換膜的作用之一，平衡電荷，實(shí)質(zhì)是溶液中有微粒得失電子，需要離子穿膜來(lái)彌補(bǔ)因電子得失造成的電荷失衡。

3.結(jié)語(yǔ)