近三年高考化學(xué)試題“電化學(xué)”知識(shí)點(diǎn)考查啟示

□焦運(yùn)濤

在2023 年新課標(biāo)、新高考、新教材的背景下，作者結(jié)合近三年部分高考真題，分析“電化學(xué)”考點(diǎn)的命題方向，把握命題“脈搏”，為備考提供參考。在近三年的高考化學(xué)試題中，有關(guān)“電化學(xué)”的內(nèi)容是熱點(diǎn)，原電池原理、金屬的防腐、電池的應(yīng)用、電解原理及應(yīng)用、電極的判斷、電極方程式的書(shū)寫(xiě)等題目的難度以中等較為常見(jiàn)。本文通過(guò)考查方式及考查內(nèi)容的對(duì)比，給學(xué)生提供指導(dǎo)。

一、試題對(duì)比

從近三年高考試題中可以看出，“電化學(xué)”知識(shí)在考查時(shí)主要以選擇題的形式出現(xiàn)，在試題情境設(shè)置上常與生產(chǎn)、科技前沿知識(shí)相聯(lián)系，并且滲透STSE教育理念。

二、典例分析

例1.（2023 年全國(guó)乙卷）室溫鈉-硫電池被認(rèn)為是一種成本低、比能量高的能源存儲(chǔ)系統(tǒng)。一種室溫鈉-硫電池的結(jié)構(gòu)如圖所示。將鈉箔置于聚苯并咪唑膜上作為一個(gè)電極，表面噴涂有硫黃粉末的炭化纖維素紙作為另一電極。工作時(shí)，在硫電極發(fā)生反應(yīng)：

下列敘述錯(cuò)誤的是：

A.充電時(shí)Na+從鈉電極向硫電極遷移

B.放電時(shí)外電路電子流動(dòng)的方向是a→b

C.放電時(shí)正極反應(yīng)為：2Na++S8+2e-→Na2Sx

D.炭化纖維素紙的作用是增強(qiáng)硫電極導(dǎo)電性能

這道題的情境新穎，答案為A，學(xué)生較容易提取出關(guān)鍵信息。從硫電極發(fā)生的反應(yīng)不難看出，硫電極在放電過(guò)程中得到電子，作原電池的正極，而鈉電極則為負(fù)極。學(xué)生得出此結(jié)論即可對(duì)B、C選項(xiàng)進(jìn)行判斷。而A選項(xiàng)則需要學(xué)生對(duì)二次電池充放電關(guān)系理解得比較清楚才能判斷，充電時(shí)鈉電極接外接電源的負(fù)極作電解池的陰極，Na+應(yīng)向陰極鈉電極移動(dòng)。D選項(xiàng)需要學(xué)生認(rèn)真讀題給信息，在新信息中利用化學(xué)思維得出結(jié)論，充分考查了學(xué)生證據(jù)推理與模型認(rèn)知的化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)。該試題包含了原電池正負(fù)極的判斷、電極方程式的書(shū)寫(xiě)、二次電池充電時(shí)與電解池的關(guān)系等知識(shí)點(diǎn)。

例2.（2021年山東卷）以KOH溶液為離子導(dǎo)體，分別組成清潔燃料電池，下列說(shuō)法正確的是：

A.放電過(guò)程中，K+均向負(fù)極移動(dòng)

B.放電過(guò)程中，KOH物質(zhì)的量均減小

C.消耗等質(zhì)量燃料，(CH3)2NNH2-O2燃料電池的理論放電量最大

D.消耗1molO2時(shí)，理論上N2H4-O2燃料電池氣體產(chǎn)物的體積在標(biāo)準(zhǔn)狀況下為11.2L

此題主要考查了清潔燃料電池，以KOH溶液為離子導(dǎo)體，分別組成CH3OH-O2、N2H4-O2、(CH3)2NNH2-O2清潔燃料電池，答案為C。試題涉及的內(nèi)容主要為堿性條件下的燃料電池，學(xué)生需要根據(jù)已學(xué)的燃料電池模型書(shū)寫(xiě)出甲醇、肼、偏二甲肼的總反應(yīng)方程式，并根據(jù)方程式對(duì)以上四個(gè)選項(xiàng)進(jìn)行判斷。

例3.（2023年全國(guó)甲卷）用可再生能源電還原CO2時(shí)，采用高濃度的K+抑制酸性電解液中的析氫反應(yīng)來(lái)提高多碳產(chǎn)物(乙烯、乙醇等)的生成率，裝置如下圖所示。下列說(shuō)法正確的是：

A.析氫反應(yīng)發(fā)生在IrOx-Ti電極上

B.Cl-從Cu電極遷移到IrOx-Ti電極

C.陰極發(fā)生的反應(yīng)有：2CO2+12H++12e-=C2H4+4H2O

D.每轉(zhuǎn)移1mol電子，陽(yáng)極生成11.2L氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況)

答案為C，通過(guò)圖中給出的外接電源可以判斷出電解池的陰陽(yáng)極，陽(yáng)極電極材料比較新穎，學(xué)生在判斷電極反應(yīng)時(shí)存在困難。此題考查的電解池放電過(guò)程其實(shí)并不復(fù)雜，陽(yáng)極為水中氫氧根離子放電，而陰極則為二氧化碳還原為乙烯、乙醇等。

通過(guò)以上三道題目，我們可以看出高考電化學(xué)試題考查的一些特點(diǎn)，有對(duì)原電池或電解池知識(shí)點(diǎn)單獨(dú)進(jìn)行考查的，有兩部分知識(shí)混合考查的，還有對(duì)生活生產(chǎn)實(shí)際應(yīng)用如燃料電池進(jìn)行考查的。

三、備考建議

“電化學(xué)”知識(shí)對(duì)于高中生來(lái)說(shuō)較為抽象，簡(jiǎn)單電池的題目好理解，但是與實(shí)際電池相融合的題目對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)難度較大。筆者與學(xué)生交流了解了產(chǎn)生這些困難的原因，給予以下針對(duì)性建議。

首先，此部分內(nèi)容因與物理中的電學(xué)知識(shí)相關(guān)聯(lián)，學(xué)生的思維定式讓其無(wú)法與化學(xué)反應(yīng)建立比較好的聯(lián)系。因此，要找到“電化學(xué)”發(fā)生的“源動(dòng)力”，在氧化還原反應(yīng)復(fù)習(xí)中狠下功夫，建立“電子轉(zhuǎn)移”與“電子移動(dòng)形成電流”的電化學(xué)模型，體會(huì)化學(xué)中電子流動(dòng)和物理學(xué)科中的差別。

其次，在“電化學(xué)”內(nèi)容中有多組基本概念和規(guī)則，知識(shí)點(diǎn)的記憶和靈活運(yùn)用比較困難。復(fù)習(xí)時(shí)可總結(jié)一些“小技巧”“順口溜”幫助記憶。比如：在原電池中有“負(fù)極氧化，正極還原，正正負(fù)負(fù)”，即在原電池中，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)，電解質(zhì)溶液中帶正電的陽(yáng)離子向正極移動(dòng)，帶負(fù)電的陰離子向負(fù)極移動(dòng)；而電解池中則可以記成“陽(yáng)氧陰還，陰陽(yáng)陽(yáng)陰”，即在電解池中，陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，陰極發(fā)生還原反應(yīng)，電解質(zhì)溶液中陰離子向陽(yáng)極移動(dòng)，而陽(yáng)離子則向陰極移動(dòng)。

最后，學(xué)生對(duì)合理理解和運(yùn)用題目中的新信息存在較大困難?！半娀瘜W(xué)”題目中的新物質(zhì)、新信息總會(huì)讓學(xué)生感到無(wú)從下手，因此，在平時(shí)練習(xí)中要多分析新物質(zhì)是否影響電池的原理。如果題給信息較多涉及新物質(zhì)，則要關(guān)注這些信息在題目中的運(yùn)用；如果涉及新物質(zhì)相關(guān)信息較少，且用常規(guī)原理能解釋清楚此電池放電過(guò)程，則新物質(zhì)多是在題目中混淆視聽(tīng)，并不影響電化學(xué)中氧化還原反應(yīng)原理。