巧用“加减法”解电化学高考试题
2014-09-22周洪林
周洪林
如果已知电池反应的两个电极反应式，则它们相加就是电池总反应式。反之，如果已知电池反应的总反应式，可先写出较易书写的电极反应式，然后在电子守恒的基础上，用总反应式减去较易写出的电极反应式，即得到较难写出的电极反应式，这就是所谓的“加减法”。
分析近年的高考试题，如能灵活运用“加减法”，一些较难的试题就可以迎刃而解，达到事半功倍的效果。应用“加减法”可以使学生在做同类题时，达到快速解题并巩固知识的目的；同时使学生懂得任何事物都是有规律可循的，逐渐学会如何去发现规律、运用规律。
下面就结合近几年的高考试题来说明“加减法”在解答电化学试题中的应用。
【例1】（2010·浙江卷）Li-Al/FeS电池是一种正在开发的车载电池，该电池中正极的电极反应式为：2Li++FeS+2e-=Li2S+Fe。有关该电池的下列说法中，正确的是（）。
A.Li-Al在电池中作为负极材料，该材料中Li的化合价为+1价
B.该电池的电池反应式为：2Li+FeS=Li2S+Fe
C.负极的电极反应式为：Al-3e-=Al3+
D.充电时，阴极发生的电极反应式为：Li2S+Fe-2e-=2Li++FeS
解析：试题给出了两个电极材料和正极的电极反应，显然负极材料应为锂放电，则负极反应式为：Li-e-=Li+，则A与C项错误；根据电池总反应式为两极反应式之和，则把正负两极的电极反应式直接相加即可得总反应式，但是要注意，根据电子守恒，两个电极转移的电子数要相等。
正极反应式为：2Li++FeS+2e-=Li2S+Fe①
负极反应式为：Li-e-=Li+②
电池总反应式为：①+②×2，即得2Li+FeS=Li2S+Fe
由以上分析可知，B项正确；充电是发生电解池反应，阴极应发生还原反应，则D项错误。
【例2】（2009·江苏卷）以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如图所示。关于该电池的叙述正确的是（）。
A.该电池能够在高温下工作
B.电池的负极反应为：
C6H12O6+6H2O-24e-6CO2↑+24H+
C.放电过程中，H+从正极区向负极区迁移
D.在电池反应中，每消耗1mol氧气，理论上能生成标准状况下的CO2气体22.416L
解析：A项，高温条件下微生物会变性，所以A错。C项，根据原电池中阴离子移向负极，阳离子移向正极的规律可知，C错。燃料电池的负极反应一般较难写出，而正极反应和电池总反应却较易写出。用电池总反应减去正极反应可得负极反应，这是写负极反应式的一种巧妙方法，即所谓的“减法”。
电池总反应式为：
C6H12O6+6O2=6CO2↑+6H2O①
正极反应式为：O2+4H++4e-=4OH-②
负极反应式应为：①-②×6，即得C6H12O6+6H2O-24e-6CO2↑+24H+
由以上分析得B正确。D的判断可结合电池总反应式C6H12O6+6O2=6CO2↑+6H2O，每消耗1mol氧气，理论上能生成1molCO2气体，标准状况下其体积为22.4L，D错误。
【例3】（2008·山东卷）以丙烷为燃料制作新型燃料电池，电池的正极通入O2和CO2，负极通入丙烷，电解质是熔融碳酸盐。电池反应方程式为；负极反应式为。
解析：此题中，电解质为熔融碳酸盐，不会与C3H8的燃烧产物CO2和H2O发生反应，所以
电池总应式为：C3H8+5O2=3CO2+4H2O①
正极反应式为：O2+2CO2+4e-=2CO2-3②
负极反应式为：①-②×5，得C3H8+10CO2-3-20e-=13CO2+4H2O
燃料电池的正极反应是O2放电，比较容易写出正极反应，所以先写正极反应，再写负极反应；正极反应中，氧气获得电子以后变成负二价的氧，不能单独存在，只能结合CO2生成CO2-3。
综上所述，在书写较复杂的电极反应式时，可先写出较简单的电极反应式，结合总反应式，运用减法来解答；如果知道两极反应，可运用加法来求总反应式。
（责任编辑罗艳）endprint
如果已知电池反应的两个电极反应式，则它们相加就是电池总反应式。反之，如果已知电池反应的总反应式，可先写出较易书写的电极反应式，然后在电子守恒的基础上，用总反应式减去较易写出的电极反应式，即得到较难写出的电极反应式，这就是所谓的“加减法”。
分析近年的高考试题，如能灵活运用“加减法”，一些较难的试题就可以迎刃而解，达到事半功倍的效果。应用“加减法”可以使学生在做同类题时，达到快速解题并巩固知识的目的；同时使学生懂得任何事物都是有规律可循的，逐渐学会如何去发现规律、运用规律。
下面就结合近几年的高考试题来说明“加减法”在解答电化学试题中的应用。
【例1】（2010·浙江卷）Li-Al/FeS电池是一种正在开发的车载电池，该电池中正极的电极反应式为：2Li++FeS+2e-=Li2S+Fe。有关该电池的下列说法中，正确的是（）。
A.Li-Al在电池中作为负极材料，该材料中Li的化合价为+1价
B.该电池的电池反应式为：2Li+FeS=Li2S+Fe
C.负极的电极反应式为：Al-3e-=Al3+
D.充电时，阴极发生的电极反应式为：Li2S+Fe-2e-=2Li++FeS
解析：试题给出了两个电极材料和正极的电极反应，显然负极材料应为锂放电，则负极反应式为：Li-e-=Li+，则A与C项错误；根据电池总反应式为两极反应式之和，则把正负两极的电极反应式直接相加即可得总反应式，但是要注意，根据电子守恒，两个电极转移的电子数要相等。
正极反应式为：2Li++FeS+2e-=Li2S+Fe①
负极反应式为：Li-e-=Li+②
电池总反应式为：①+②×2，即得2Li+FeS=Li2S+Fe
由以上分析可知，B项正确；充电是发生电解池反应，阴极应发生还原反应，则D项错误。
【例2】（2009·江苏卷）以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如图所示。关于该电池的叙述正确的是（）。
A.该电池能够在高温下工作
B.电池的负极反应为：
C6H12O6+6H2O-24e-6CO2↑+24H+
C.放电过程中，H+从正极区向负极区迁移
D.在电池反应中，每消耗1mol氧气，理论上能生成标准状况下的CO2气体22.416L
解析：A项，高温条件下微生物会变性，所以A错。C项，根据原电池中阴离子移向负极，阳离子移向正极的规律可知，C错。燃料电池的负极反应一般较难写出，而正极反应和电池总反应却较易写出。用电池总反应减去正极反应可得负极反应，这是写负极反应式的一种巧妙方法，即所谓的“减法”。
电池总反应式为：
C6H12O6+6O2=6CO2↑+6H2O①
正极反应式为：O2+4H++4e-=4OH-②
负极反应式应为：①-②×6，即得C6H12O6+6H2O-24e-6CO2↑+24H+
由以上分析得B正确。D的判断可结合电池总反应式C6H12O6+6O2=6CO2↑+6H2O，每消耗1mol氧气，理论上能生成1molCO2气体，标准状况下其体积为22.4L，D错误。
【例3】（2008·山东卷）以丙烷为燃料制作新型燃料电池，电池的正极通入O2和CO2，负极通入丙烷，电解质是熔融碳酸盐。电池反应方程式为；负极反应式为。
解析：此题中，电解质为熔融碳酸盐，不会与C3H8的燃烧产物CO2和H2O发生反应，所以
电池总应式为：C3H8+5O2=3CO2+4H2O①
正极反应式为：O2+2CO2+4e-=2CO2-3②
负极反应式为：①-②×5，得C3H8+10CO2-3-20e-=13CO2+4H2O
燃料电池的正极反应是O2放电，比较容易写出正极反应，所以先写正极反应，再写负极反应；正极反应中，氧气获得电子以后变成负二价的氧，不能单独存在，只能结合CO2生成CO2-3。
综上所述，在书写较复杂的电极反应式时，可先写出较简单的电极反应式，结合总反应式，运用减法来解答；如果知道两极反应，可运用加法来求总反应式。
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如果已知电池反应的两个电极反应式，则它们相加就是电池总反应式。反之，如果已知电池反应的总反应式，可先写出较易书写的电极反应式，然后在电子守恒的基础上，用总反应式减去较易写出的电极反应式，即得到较难写出的电极反应式，这就是所谓的“加减法”。
分析近年的高考试题，如能灵活运用“加减法”，一些较难的试题就可以迎刃而解，达到事半功倍的效果。应用“加减法”可以使学生在做同类题时，达到快速解题并巩固知识的目的；同时使学生懂得任何事物都是有规律可循的，逐渐学会如何去发现规律、运用规律。
下面就结合近几年的高考试题来说明“加减法”在解答电化学试题中的应用。
【例1】（2010·浙江卷）Li-Al/FeS电池是一种正在开发的车载电池，该电池中正极的电极反应式为：2Li++FeS+2e-=Li2S+Fe。有关该电池的下列说法中，正确的是（）。
A.Li-Al在电池中作为负极材料，该材料中Li的化合价为+1价
B.该电池的电池反应式为：2Li+FeS=Li2S+Fe
C.负极的电极反应式为：Al-3e-=Al3+
D.充电时，阴极发生的电极反应式为：Li2S+Fe-2e-=2Li++FeS
解析：试题给出了两个电极材料和正极的电极反应，显然负极材料应为锂放电，则负极反应式为：Li-e-=Li+，则A与C项错误；根据电池总反应式为两极反应式之和，则把正负两极的电极反应式直接相加即可得总反应式，但是要注意，根据电子守恒，两个电极转移的电子数要相等。
正极反应式为：2Li++FeS+2e-=Li2S+Fe①
负极反应式为：Li-e-=Li+②
电池总反应式为：①+②×2，即得2Li+FeS=Li2S+Fe
由以上分析可知，B项正确；充电是发生电解池反应，阴极应发生还原反应，则D项错误。
【例2】（2009·江苏卷）以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如图所示。关于该电池的叙述正确的是（）。
A.该电池能够在高温下工作
B.电池的负极反应为：
C6H12O6+6H2O-24e-6CO2↑+24H+
C.放电过程中，H+从正极区向负极区迁移
D.在电池反应中，每消耗1mol氧气，理论上能生成标准状况下的CO2气体22.416L
解析：A项，高温条件下微生物会变性，所以A错。C项，根据原电池中阴离子移向负极，阳离子移向正极的规律可知，C错。燃料电池的负极反应一般较难写出，而正极反应和电池总反应却较易写出。用电池总反应减去正极反应可得负极反应，这是写负极反应式的一种巧妙方法，即所谓的“减法”。
电池总反应式为：
C6H12O6+6O2=6CO2↑+6H2O①
正极反应式为：O2+4H++4e-=4OH-②
负极反应式应为：①-②×6，即得C6H12O6+6H2O-24e-6CO2↑+24H+
由以上分析得B正确。D的判断可结合电池总反应式C6H12O6+6O2=6CO2↑+6H2O，每消耗1mol氧气，理论上能生成1molCO2气体，标准状况下其体积为22.4L，D错误。
【例3】（2008·山东卷）以丙烷为燃料制作新型燃料电池，电池的正极通入O2和CO2，负极通入丙烷，电解质是熔融碳酸盐。电池反应方程式为；负极反应式为。
解析：此题中，电解质为熔融碳酸盐，不会与C3H8的燃烧产物CO2和H2O发生反应，所以
电池总应式为：C3H8+5O2=3CO2+4H2O①
正极反应式为：O2+2CO2+4e-=2CO2-3②
负极反应式为：①-②×5，得C3H8+10CO2-3-20e-=13CO2+4H2O
燃料电池的正极反应是O2放电，比较容易写出正极反应，所以先写正极反应，再写负极反应；正极反应中，氧气获得电子以后变成负二价的氧，不能单独存在，只能结合CO2生成CO2-3。
综上所述，在书写较复杂的电极反应式时，可先写出较简单的电极反应式，结合总反应式，运用减法来解答；如果知道两极反应，可运用加法来求总反应式。
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