電化學是高考熱點,因其涉及知識點較多且易混淆,導致學生在實際的考試中得分并不理想.高考常見的考點有電極反應式的書寫、離子運動方向的判斷、電極的判斷、電解產物的判斷、電解液的變化等.本文結合實際問題,對常見考點進行分析.
1 真題透視
例1(2024年山東卷)以不同材料修飾的Pt為電極,一定濃度的NaBr溶液為電解液,采用電解和催化相結合的循環方式,可實現高效制 H2 和 O2 ,裝置如圖1所示.下列說法錯誤的是( ).
圖1

A.電極a連接電源負極 B.加入Y的目的是補充NaBr C.電解總反應式為 Br-+3H2O 電解 BrO3-+ 3H2 → D.催化階段反應產物物質的量之比 n (Z): n(Br-)=3:2
由圖可知,電極a發生的反應為 2H2O+ 2e-=H2↑+2OH- ,發生還原反應,為陰極,連接電源負極,選項A說法正確.電極b發生的反應為 Br--6e-+6OH-=BrO3-+3H2O ,電解總反應式為
↑ ,產生的BrO3- 在催化劑作用下生成 Br- 和 O2.Br- 在循環過程中不需要補充,加入 ΔY 的目的是補充 H2O ,選項B說法錯誤,選項C說法正確.催化階段的反應為$2 \mathrm { B r O } _ { 3 } ^ { - } \xlongequal { \Delta _ { 2 } ^ { \prime \prime } / \Delta _ { 2 } ^ { * } / | } 2 \mathrm { B r } ^ { - } + 3 \mathrm { O } _ { 2 } \uparrow$ ,故催化階段反應產物 物質的量之比 n(Z):n(Br-)=3:2 ,選項D說法正 確.答案為B.
例2 (2024 年江西卷)我國學者發明了一種新型多功能甲醛一硝酸鹽電池,可同時處理廢水中的甲醛和硝酸根離子(如圖2).下列說法正確的是( ).
圖2

A. CuAg 電極反應為 2HCHO+2H2O-4e-= 2HCOO-+H2↑+2OH- B. CuRu 電極反應為 NO3-+6H2O+8e-=
C.放電過程中, OH- 通過質子交換膜從左室傳遞到右室D.處理廢水過程中溶液的 ΔpH 不變,無需補加KOH
由甲醛—硝酸鹽電池工作時電子移動的方向可知, CuAg 電極為負極, CuRu 電極為正極,負極上HCHO失電子生成 HCOO- 和 H2 ,正極上 NO3- 得電子生成 NH3 .負極反應式為 2HCHO+ 4OH--2e-=2HCOO-+H2↑+2H2O, 選項A錯誤.正極反應式為 NO3-+6H2O+8e-=NH3↑+ 9OH- ,選項B正確.質子交換膜只允許 H+ 通過,不允許 OH- 通過,選項C錯誤.同時處理廢水中的甲醛和硝酸根離子的總反應為 8HCHO+NO3-+ 7OH-=8HCOO-+4H2↑+NH3↑+2H2O ,處理廢水過程中消耗KOH溶液, pH 減小,需補加KOH,選項D錯誤.答案為B.
通過上述高考真題可以發現,雖然各地高考試題的命題情境不同,并都可能存在一些與解題無關的干擾信息,但都緊貼生活實際,且所涉及的知識點大多相似,主要考查學生對電化學的認知及分析能力.
2核心考點突破
2.1 電極判斷
電極的判斷是解答電化學問題的基礎,熟練掌握電極的判斷方法是學生必須具備的技能.在原電池中,活潑金屬一般為負極(需注意特殊情況,例如,Mg 、Al為兩極,NaOH溶液為電解質溶液時,A1能與NaOH溶液反應,而 Mg 不能與 ΔNaOH 溶液反應,雖然 Mg 比Al活潑,但Al卻作該原電池的負極.再如,Fe、 Cu 為兩極,濃 HNO3 溶液為電解質溶液時,Fe在濃硝酸溶液中鈍化, Cu 和濃 HNO3 溶液反應, Cu 失去電子作負極);發生氧化反應的為負極,發生還原反應的為正極.電子從負極流向正極;電流從正極流向負極;陽離子向正極遷移,陰離子向負極遷移.對于電解池陰陽極的判斷主要基于電解質的性質以及電解過程中的反應.若電解質為活潑金屬的含氧酸鹽,則陽極通常為惰性電極(如石墨),陰極為活潑金屬;若電解質為熔融鹽或氧化物,則陽極可能是活潑金屬;陽極上發生氧化反應,陰極上發生還原反應.
2.2 電極反應式的書寫
電極反應式的書寫與電極的判斷是緊密聯系的,須以電極性質為基礎.例如,在標準狀況下,氣體的生成、電極質量的增加、電解質pH的變化、電子的轉移等相關計算題中,需要在書寫正確的電極反應式基礎上,結合相關反應關系進行解答.在書寫電極反應式時,要注意反應前后的電荷總數必須相等,并且要充分考慮電解質溶液的性質,
2.3 離子交換膜
在電化學中,離子交換膜是一個重要的元素,在近幾年的高考試卷中頻繁出現.離子交換膜按功能及結構不同,可以分為陽離子交換膜、陰離子交換膜、質子交換膜和雙極膜等.在相關問題中,通常考查離子在膜兩側的遷移情況、電解產物的判斷等.在解答這類問題時,首先要根據題目信息,確定電化學裝置的類型(如電解池、原電池),而后識別離子交換膜的類型(如陽離子交換膜、陰離子交換膜)及其功能,同時分析電解質溶液的成分和性質,根據離子交換膜的性質,判斷可遷移的離子.最后根據電解質的成分和離子遷移情況,判斷電解池兩極的電極反應,確定電解產物,并依托于此進行各類問題的計算.
3備考建議
3.1 構建知識網絡
構建系統全面的知識網絡是學好電化學知識的基石.學生可借助繪制思維導圖的方式,以原電池、電解池的工作原理為核心,向四周輻射關聯電極材料、電解質溶液、電子(離子)流向、電極反應式、電池總反應式、各類化學電源、電解原理的工業應用、金屬腐蝕與防護等知識板塊.通過構建這樣層層遞進、全面細致的知識網絡,學生能夠將零散的知識點有機整合,加深對電化學知識內在邏輯的理解與記憶,在解題時能夠迅速從知識網絡中調取所需信息,精準分析問題,提高解題效率.
3.2 重點知識突破
針對電化學中易錯、易混的重點知識,如電極判斷、電極反應式書寫、離子放電順序等,開展專項練習與強化訓練.例如,在電極判斷方面,教師可以整理出大量不同情境下的原電池、電解池裝置圖,包括新型電池、復雜的工業電解裝置等,要求學生依據電極材料、電子流向、反應現象、電解質溶液性質等準確判斷電極極性,并詳細闡述判斷理由,通過對比分析,強化學生對不同判斷方法的運用能力.通過這些專項練習,讓學生在對比強化中精準掌握重點知識,提升解題的準確性與熟練度.
3.3熟練掌握常用方法與技巧
高考電化學相關試題具有知識點覆蓋面廣、考查形式靈活多樣的特點.在解題時通過熟練運用解題技巧,能夠提高解題速度與準確率,同時加深對電化學概念、原理和規律的理解與記憶.
綜上所述,本文總結了高考中電化學常見的幾類考點,如電極的判斷、反應式的書寫等.結合高考真題可以發現,有些試題的命題背景較為陌生,主要考查學生對電極判斷、反應式書寫、相關計算等諸多內容的掌握情況.因此,在日常學習中,一定要重點培養學生對陌生情境問題的分析能力、解答能力,以期他們在實際考試中快速解答問題.
(完)