高考化学原电池解题技巧分析

2018-09-04 11:15胡尔西旦木·艾合麦提
中学课程辅导·教师通讯 2018年9期
关键词:原电池高中化学

胡尔西旦木·艾合麦提

【内容摘要】下文主要以全国2卷化学试题为例,对高考化学原电池题目解题技巧进行分析。

【关键词】高中 化学 原电池 方法

原电池作为历年化学考试必考内容,是学生最容易丢分的问题。此问题多以新型化学电源为切入点,联系多种实验现象,考查学生对于电化学知识的掌握情况与解决实际问题的能力,教师需要引起重视。

一、扎实基础

活泼金属因还原性强,易失电子和易被氧化,一般作负极,但也有特殊情况。如Mg、Al、NaOH溶液组成的原电池中,Al作负极,Mg作正极。以原电池工作原理及其应用为例,包含许多考点。如:原电池反应及正负极反应特征;放电时外电路上电子的流动方向,内电路阴阳离子的流动方向;电极附近溶液和电解质溶液的pH变化分析;电极反应式的书写,尤其是电解质环境负电极反应的影响;原电池的应用等。在教学中,教师要以考点为复习重点,扎实学生的基础知识,使学生能够提取题干关键信息,寻找解題突破口,从而准确解答问题。

如:用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜,电解质溶液一般为H2SO4-H2C2O4混合溶液。下列叙述错误的是:

A.待加工铝质工件为阳极

B.可选用不锈钢网作为阴极

C.阴极的电极反应式为:Al3+3e-Al

D.硫酸根离子在电解过程中向阳极移动

解析:铝的阳极氧化法表面处理技术中,金属铝是阳极材料,故A正确;阴极不论用什么材料离子都会在此得电子,故可选用不锈钢网作为阴极,故B正确;阴极是氢离子发生得电子的还原反应,故电极反应方程式为2H++2e﹣=H2↑,故C错误;在电解池中,阳离子移向阴极,阴离子移向阳极,故硫酸根离子在电解过程中向阳极移动,故D正确,本题主要考查电解原理及其应用。电化学原理是高中化学的核心考点,学生必须要知道阳极与电池的正极相连发生氧化反应,阴极与电池的负极相连发生还原反应。

二、积累计算方法

原电池的计算主要包括:两极产物的定量计算,溶液pH值的计算,相对原子质量和阿伏伽德罗场数测定的计算等。当前比较常见的计算方法是电子守恒法、总反应式计算。电子守恒法大多用于串联电路、阴阳两极产物、正负两极产物相同电量等计算;而后者则需要先写出电极反应式,再依据总反应式列比例式计算。

如:1L某溶液中含有的离子如下表:用惰性电极电解该溶液,当电路中有3mole-通过时(忽略电解时溶液体积的变化及电极产物可能存在的溶解现象),下列说法正确的是:

用惰性电极电解该溶液,当电路中有3mole-通过时(忽略电解时溶液体积的变化及电极产物可能存在的溶解现象),下列说法正确的是( )

A.电解后溶液呈酸性

B. a=3

C.阳极生成1.5molCl2

D.阴极析出的金属是铜与铝

解:A.当电路中有3mole-通过时,阳极首先发生2Cl--2e-=Cl2↑,有0.5mol 生成Cl2,然后发生4OH--4e-=O2↑+2H2O,生成2molH+,阴极首先发生:Cu2++2e-=Cu,析出1molCu,然后发生2H++2e-=H2↑,生成0.5molH2,同时生成1mol OH-,因n(H+)>n(OH-),则反应后溶液呈酸性,故A正确;B.由溶液电荷守恒可知2c(Cu2+)+3c(Al3+)=c(NO3-) +c(Cl-),可求得c(NO3-)=4moL/L,即a=4,故B错误;C.电解时阳极首先发生:2Cl--2e-=Cl2↑,然后发生4OH--4e-=O2↑+2H2O,生成Cl2和O2,故C错误;D.由于离子放电顺序Cu2+>H+>Al3+,没有Al生成,故D错误,故选A。

三、正确书写电极方程式

燃料电池电极反应式的书写是中学化学教学难点,也是高考化学常考考点之一,也是学生容易出错点。

1.首先分清原电池的正、负极均为惰性电极,电极均不参与反应。

2.正极发生还原反应,通入的气体一般是氧气,氧气得到电子首先变为氧离子,根据电解质的不同,其负极电极反应式书写分以下几种情况:

(1)在酸性溶液中:

O2+4e-+H+=4H2O

(2)在碱性溶液中:

O2+4e-+2H2O=4OH-

(3)在熔融碳酸盐中:

O2+2CO2-+4e-=2CO32-

(4)在熔融氧化物介质中:

O2+4e-=2O2-

3.负极发生氧化反应,负极生成的离子一般与正极产场结合,有以下几种情况:

(1)若负极通入的气体是氢气,则:

①酸性溶液中H2-2e-=2H+

②碱性溶液中H2-2e-+2OH-=2H2O

③熔融氧化物中H2-2e-+O2-=H2O

(2)若负极通入的气体为含碳的化合物CO、CH4、CH3OH等,碳元素均转化为正四价碳的化合物,在酸性溶液中生成二氧化物气体、在碱性溶液中生成碳酸根离子、熔融碳酸盐中生成二氧化碳、熔融氧化物中生成碳酸根离子。含有氢元素的化合物最终都有水生成。

氢氧燃料电池一般是以惰性金属铂(Pt)或石墨做电极,负极通入H2,正极通入O2,

总反应为:2H2+O2=2H2O

结束语

综上所述,在化学教学过程中,教师要以高考重难点为切入点,带领学生解析问题,帮助学生掌握解题方法,从而提升学生的化学成绩。

【参考文献】

[1] 颜建河. 考纲·教材·训练高考化学冲刺复习之对策[J]. 中学生数理化(高三),2017(05):41-45.

(作者单位:新疆阿瓦提县第四中学)

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