电化学原理理解及解题技巧分析

摘 要 高考化学考纲要求化学科命题是注重测量自主学习的能力，重视理论联系实际，关注与化学有关的科学技术、社会经济和生态环境的协调发展，以促进学生在知识和技能、过程和方法、情感态度和价值观等方面的全面发展。电化学与生活息息相关，所以电化学知识是历年高考化学试题中的必考知识点，考纲要求理解原电池和电解池的构成、工作原理及应用，能书写电极反应和总反应方程式。

关键词 电化学;解题技巧;高中化学

中图分类号：O621.25+9.2，A 文献标识码：A 文章编号：1002-7661（2018）32-0189-01

了解常见化学电源的种类及其工作原理。高中电化学其实质是氧化还原反应知识的进一步深化和应用，其能力要求较高，有些学生往往因为该部分内容较为抽象，对电化学知识难以理解和掌握，很难得到相应的理论水平和能力要求，这就需要我们教师在教学过程中很好地处理相关的问题，本文就以理解工作原理和电极反应式的书写为例说明解题方法和技巧。

一、工作原理理解

（一）原电池原理理解：构成原电池的前提是氧化还原反应，因为有电子的得失，再通过导线使电子定向移动来形成电流。因为电子是不能通过水来导电，所以要通过电解质溶液或者熔融状态来导电形成闭合回路。要理解原电池有两个关键问题：

1.为什么氧化反应和还原反应要分开？氧化剂和还原剂直接接触反应的话电子的转移是无序的，形成不了电流;那么还原剂和氧化剂就要分别与电解质或者电极接触发生反应，从而让氧化剂和还原剂间接反应实现电子的转移。

2.因为电解质要参与中间反应，所以会有损耗，从而引发电解质浓度下降导致导电能力下降的问题，这个是严重不符合实际生活生产的使用要求的，解决的办法就是一电极消耗电解质，另一电极就要生成电解质，所以在理解以实际化学电源作为背景的题目时，就要形成有这样的思维，会帮助我们更好的去理解题目。

（二）电解池原理理解：电解池的工作我们可以理解为氧化还原反应的逆反应，原本反应中的氧化剂得到电子后是不会主动失去的，是电流强行把得到的电子给失去;同理，原本反应中的还原剂失去电子后是不会主动去夺回，是电流强行把失去的电子给夺回。基于这样的理解，对于电解池我们应该形成有拆分再结合的思维，怎么拆分怎么结合，在具体的例子中会讲到。

例1：SO2、CO、CO2、NOx是对环境影响较大的几种气体，对它们的合理控制和治理是优化我们生存环境的有效途径。

利用电化学原理将CO、SO2转化为重要化工原料，装置有A极：通入气体和水，出来是物质C;B极：通入气体;两极由质子交换膜隔开。

①若A为CO，B为H2，C为CH3OH，则通入CO的一极为 极，该极的电极反应式为 。

②若A为SO2，B为O2，C为H2SO4，则负极的电极反应式为 。

③若A为NH3，B为O2，C为HNO3，则正极的电极反应式为 。

【试题分析】①从C元素化合价由+2价变为-2价、H元素化合价由0价变为+1价，可以判断出CO是氧化剂，则通入CO的电极为正极，CO变成CH3OH需要结合的H+，H+只能是从电解质获得，所以电极方程式为CO+4e-+4H+=CH3OH，同时得到带电负电荷的电子和得到带正电荷的H+;②若A为SO2，B为O2，C为H2SO4，负极SO3变成SO42-，需要的到O元素，那就只能从H2O中获得，H2O失去氧后剩下4H+，所以电极反应式为SO2-2e-+2H2O=SO42-+4H+;负极生成H+，那么正极消耗H+，O2得到电子变成O2-与负极转移过来H+的结合生成H2O;③若A为NH3，B为O2，C为HNO3，则正极发生还原反应，氧气得电子生成水，电极方程式为O2+4e-+4H+=2H2O。

【考点】考查原电池设计、燃料电池、电池反应式的书写、正负极确定等知识。

例2：在固态金属氧化物电解池中，高温共电解H2O—CO2混合气体制备H2和CO是一种新的能源利用方式，X电极：H2O和CO2进入，出来的是CO和H2;Y电极：出来的是O2;电解质是金属氧化物，下列说法不正确的是（ ）

A.X是电源的负极

B.阴极的反应式是：H2O+2e-=H2+O2-，CO2+2e-=CO+O2-

C.总反应可表示为：H2O+CO2通电H2+CO+O2

D.阴、阳两极生成的气体的物质的量之比是1︰1

【试题分析】A.与X相连的电极发生H2O→H2、CO2→CO的转化，均得电子，应为电解池的阴极，则X为电源的负极，A正确;B.阴极H2O→H2、CO2→CO均得电子发生还原反应，电极反应式分别为：H2O+2e-=H2+O2-、CO2+2e-=CO+O2-，B正确;C.从图示可知，阳极生成H2和CO的同时，阴极有O2生成，所以总反应可表示为：H2O+CO2通电H2+CO+O2，C正确;D.从总反应方程式可知，阴极生成2mol气体（H2、CO各1mol）、阳极生成1mol气体（氧气），所以阴、阳两极生成的气体物质的量之比2∶1，D不正确。答案选D。

【考点】本题主要是考查电解原理及其应用、电极判断、电极反应式书写、电极产物判断与计算等。

參考文献：

[1]蒋红梅.高中化学学习兴趣培养刍议.新课程导学（七年级上旬），2014（26）：81.

作者简介：丁柏培（1987-），男，梅州市五华县，佛山科学技术学院，初级职称，教育。