电能转化为化学能解题规律思考

王修亮

【摘要】以“电能转化为化学能”为例，引导学生总结规律，提高化学学习效果。

【关键词】电能转化为化学能 电解 电化学规律 学习效率

电化学是高考必考内容，很多同学感到很棘手。本人认为化学是一门规律性很强的学科，除了要夯实基础之外，还应该通过总结，找出规律，提高化学学习效果。怎样才能在高三化学学习中提高学习效果？本人以电能转化为化学能为例，浅谈一下电能转化为电能规律，提高化学学习效果。

一、解题思路规律总结

很多同学拿到电化学题目不知道从哪里下手，如何才能让同学们快速弄清题意，顺利找到解题突破口，需要进行总结。根据多年教学经验，发现电能转化为化学能这一类习题的解题思路都有一个模式。这个模式就是：先判断电极（判断电极的阴、阳极，阳极是否是活性电极），再分析溶液中有哪些阴、阳离子，根据离子放点顺序确定有哪些离子放电，用表格法写出电极反应式。根据这个规律很多难题迎刃而解。

例1、用铂电极电解CuSO4和KNO3的混合溶液500mL，经过一段时间后，两极均得到标准状况下5.6L气体。（假设溶液体积忽略不计） 求：（1）原混合溶液中CuSO4的物质的亮浓度为多少？ （2）电解后的溶液的pH值是多少？

思路分析：先判断阳极是铂电极（非活性电极），再分析溶液里离子有：Cu2+、H+、K+、和OH-、SO42+、NO3-。最后確定放电顺序，阳极离子放电顺序：OH->SO42+、NO3-，阴离子放电顺序：Cu2+>H+>K+。电极反应式见表1。

根据分析不难得出H2和O2各0.25mol， Cu2+也为0.25mol。所以C（CuSO4）=0.5mol/L，c（H+）=1.0mol/L ，PH=1。

例2. 用惰性电极电解物质的量浓度相同体积比为1：3的硫酸铜，氯化钠的混合溶液，可能发生的反应有下列反应的那几个？

思路分析：先判断阳极是惰性电极（非活性电极），再分析溶液里离子有：Cu2+、H+、Na+、和Cl-、OH-、SO42+。最后确定放电顺序，阳极离子放电顺序：Cl->OH->SO42+，阴离子放电顺序：Cu2+>H+>K+。电极反应式见表2。

根据分析很容易得出2、3、4正确。

二、电子守恒规律

在电能转化为化学能装置中，电子由负极流出到阴极，阳极失去电子给正极。阴、阳极之间的电解质溶液没有电子转移，是离子在移动，阳离子移向阴极，阴离子移向阳极。阴极、阳极、正极、负极转移的电子数目相等。

例3、如图1为相互串联的甲乙两个电解池，甲池为CuSO4溶液。请回答：若甲槽阴极增重12.8g，则乙槽阴极放出气体在标准状况下的体积为____。

由表3可知，要使得加0.1mol Cu（OH）2后恰好恢复到电解前的浓度和pH，则阴极析出0.1molCu和0.1molH2，阳极析出0.1mol O2。无论从阴极看还是从阳极看，都是转移0.4mol电子。

三、可逆电池

可逆电池问题令很多同学头疼，如果细心研究这类问题很有规律性。可逆电池的规律是：

“放电”反应表示原电池反应，可将该反应拆成两个半反应。氧化反应为负极发生的反应，特点是失去电子化合价升高。还原反应为正极发生的反应，特点是得电子化合价降低。

“充电”表示电解池反应，阴极的电极反应就是原电池负极反应的逆反应，阳极的电极反应就是原电池正极反应的逆反应。这类问题有一个典型的例子，就是铅蓄电池。电池反应：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O 。放电时可将电极反应拆成两个半反应：

四、多池组合

多池组合问题也颇令同学棘手，这类问题的解决模式就是电极活泼性差距最大的一组为原电池，其他池为该原电池驱动下的电解池。由该原电池的正、负极，确定电解池的阳、阴极。

例5、如下图2所示，其中甲池的总反应式为：2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O

下列说法正确的是

A.甲池是电能转化为化学能的装置，乙、丙池是化学能转化电能的装置

B.甲池通入CH3OH的电极反应为CH3OH-6e-+2H2O=CO32-+8H+

C.反应一段时间后，向乙池中加入一定量Cu（OH）2固体，能使CuSO4溶液恢复到原浓度

D.甲池中消耗280 mL（标准状况下）O2，此时丙池中理论上最多产生1.45g固体

思路分析：本题甲池明显为原电池，乙池、丙池都是甲池驱动下的电解池，通入甲醇一级为负，与之相连的Pt电极为阴极。通入氧气一级为正极，与之相连的石墨电极为阳极，所以A明显错误。甲池为碱性溶液，不能产生H+，所以B错误。乙池为过量的CuSO4溶液，没有水损失，所以加Cu（OH）2恢复溶液是错误的。甲池中消耗280 mL（标准状况下）O2，为0.0125mol，该电极转移0.05mol电子，所以丙池也要转移0.05mol电子，产生0.05mol OH-，产生0.025mol的Mg（OH）2固体为1.45g，D正确。

以上只是笔者在“电能转化为化学能”这一教学内容上的一些思考、总结的一个片段，希望能起到抛砖引玉的作用。

顺应课程改革，提高课堂效率，是每一个教育工作者的本职工作。老师不能只是个教书匠，学生也不能只是个知识的容器。教师是学生学习的引领者，引领着学生学会学习，学会总结，学会创造；教师是学生学习的助手，让学生尽可能的少走弯路，尽早地成才。学生也应该活学活用，加强反思，总结规律、这样定能提高学习效率，取得事半功倍的效果。

【参考文献】

[1]毕华林.探究学习论[M].济南：山东教育出版社，2004.

[2]化学课程标准解读[M].武汉：湖北教育出版社，2004.

[3]化学反应原理.江苏教育出版社，2006.