轻松应对电化学知识的小秘诀

2019-10-21孙竹先

魅力中国 2019年41期

关键词：反应式化合价原电池

孙竹先

（云南省宣威市第一中学，云南宣威 655400）

电化学知识是高考的必考知识点，无论解答何种复杂的题目，都必须牢记基本概念，而且要记清，不能混淆。下面我将跟大家分享我自己的解题方法和思路。

一、原电池（放电装置）：化学能转化为电能的装置为原电池，从理论上说，任何一个自发的氧化还原反应均可设计成原电池。

（一）电极的判断方法：

①还原剂（化合价升高，失去电子，发生氧化反应）为负极，氧化剂（化合价降低，得到电子，发生还原反应）为正极。

②在原电池电解质溶液中：e-由负极流向正极，且电解质溶液中没有e-的移动。电解质溶液中阳离子移向正极，阴离子移向负极，简而言之在原电池中带何种电荷就移向何极。

（二）电极反应式的书写：

①已知总反应方程式：哪个极好写就先写哪个极，再用总的减去已经写好的电极，即可得到另一个电极，值得注意的是正负极得失电子数一定要相等。

②如果没有总反应方程式：那么先分析题目，判断元素化合价的升降，写出反应物和生产物，再根据电荷守恒和原子个数守恒写出电极反应式。

具体例子如下：

例1：Al-AgO 电池广泛应用于鱼雷电池，其原理如右图所示。下列有关说法正确的是( ).

A．A g/AgO为电池正极，放电时发生氧化反应

B．Al 电极反应为Al+4OH--3e-=AlO2-+2H2O

C．放电时OHˉ通过隔膜向正极移动

D．当消耗2.7gAl 时，有10.8gAg 生成

解析：原电池中负极发生氧化反应，正极发生还原反应，A 错误；Al化合价升高为负极，电极反应为Al+4OH--3e-=AlO2-+2H2O，B 正确；在原电池电解质溶液中，阳离子移向正极，阴离子移向负极，C 错误；依据正负极得失电子数一定要相等可以求出：

答案：B

例2：某新型电池，以NaBH4(B 的化合价为+3 价)和H2O2 作原料，该电池可用作深水勘探等无空气环境电源，其工作原理如图所示。下列说法正确的是：()

A．电池工作时Na+从b 极区移向a 极区

B．每消耗3molH202，转移3mole-

C．b 极上的电极反应式为：H202+2e-+2H+=2H20

D．a 极上的电极反应式为：BH4－+80H--8e-=B02-+6H20

解析：我们看图可以知道电极b 发生H2O2，其中O 元素的化合价降低，发生了还原反应，应作正极，电极反应式为H202+2e-=2OH－，B C错误；b为正极，a 就为负极，在原电池电解质溶液中，阳离子移向正极，Na+从a极区移向b极区，A错误；排除法选D，a极上的电极反应式的确为：BH4－+80H--8e-=B02-+6H20。（写此反应遵循原子守恒和电荷守恒）

答案：D

例3.锌-空气燃料电池可用作电动车动力电源，电池的电解质溶液为KOH 溶液，反应为2Zn+O2+4OH-+2H2O=2Zn(OH)2－4。下列说法正确的是（）

A.充电时，电解质溶液中K+向阳极移动

B.充电时，电解质溶液中c(OH－)逐渐减小

C.放电时，负极反应为：Zn+4OH－-2e－= Zn(OH)2－4

D.放电时，电路中通过2mol 电子，消耗氧气22.4L（标准状况）

解析：此题已知总反应方程式，通过化合价判断Zn为负极，O2为正极，电解质溶液是碱。

负极反应式是：Zn+4OH－-2e－= Zn(OH)2－4，正极反应式是：O2+4e－+2H2O=4OH－

所以秒杀此题答案为C.

二、电解池(充电装置)：电能转化为化学能的装置为电解池，它是一个非自发的氧化还原反应。

（一）电极的判断方法：

①与电源负极相连的电极为阴极，与电源正极相连的电极为阳极。

阳极放电： 1）惰性电极：则溶液中阴离子放电。

2）非惰性电极：电极材料首先失电子。

放电顺序为：金属 > S2－>I－>Br－>Cl－>OH－(水) >含氧酸根>F－

阴极放电：电极材料受保护，溶液中阳离子放电。

放电顺序为：Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+(酸)>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+(水)>Al3+> Mg2+>Na+>Ca2+> K+

②化合价升高，发生氧化反应的是阳极；化合价降低，发生还原反应的是阴极。

③在电解池溶液中，阳离子移向阴极，阴离子移向阳极，且电解质溶液中没有电子的移动。

（二）电极反应式的书写与原电池的思路一样。

具体例子如下：

例4：如图所示的装置C、D、E、F、X、Y 都是惰性电极。将电源接通后，向（乙）中滴入酚酞溶液，在F 附近显红色，则以下说法正确的是：

A．电源B 是正极

B．甲、乙装置的C、D、E、F 电极均有单质生成，其物质的量之比为1：2：2：2

C．欲用丙装置给铜镀银，H 应该是Ag，电镀液是AgNO3 溶液

D．装置丁中Y 极附近红褐色变深，说明氢氧化铁胶粒带负电荷

解析：由题目信息可知F 附近显红色，则F 极有OH－，那么就有H20电离产生的H+放电，所以F 极为阴极，电极反应式为依据串联电路，可知E为阳极、D为阴极、C为阳极，电源A为正极、电源B为负极、Y为阴极、X为阳极、H为阴极、G为阳极，由此可知A 错误；Y为阴极，阳离子移向此极，Y 极附近红褐色变深，说明氢氧化铁胶粒带正电荷，所以D 错误；用丙装置给铜镀银，牺牲Ag，被氧化，Ag 作为阳极，应该在G极；C 阳极反应式为：D 阴极反应式为Cu2++2e-=Cu：E 阳极反应式为：根据串联电路电路中得失电子相等可知O2：Cu：Cl2：H2=0.5：1：1：1=1：2：2：2，所以B 正确。

答案：B

例5：如右图所示装置(阴、阳极均为惰性电极)可用于电解尿素〔CO(NH2)2〕的碱性溶液制取氢气。该装置中阳极的电极反应式为 _____________________，阴极的电极反应式为_____________________；若两极共收集到气体22.4L（标准状况），则消耗的尿素为 g（忽略气体的溶解）。

例6：N2O5是一种新型硝化剂，其性质和制备受到人们的关注。现以H2、O2、熔融盐Na2CO3组成的燃料电池，采用电解法制备N2O5，装置如图所示，其中Y为CO2。