2020年高考电化学试题的考查视角分析

2021-05-28安徽

教学考试(高考化学) 2021年2期

安徽

(作者单位：安徽省砀山中学)

《普通高中化学课程标准(2017年版2020年修订)》中对电化学部分的内容要求为“了解原电池及常见化学电源的工作原理。了解电解池的工作原理，认识电解在实现物质转化和储存能量中的具体应用。了解金属发生电化学腐蚀的本质，知道金属腐蚀的危害，了解防止金属腐蚀的措施。”在近年高考化学试题中电化学部分内容中，有的以选择题形式呈现，有的以非选择题形式呈现，该类试题对考生的思维能力要求较高，有一定的难度和较高的区分度。下面就对电化学类试题的解题思路及方法进行归纳，以期能对各位考生的复习备考有所帮助。

1 电化学部分在近年高考中的考查情况

电化学部分近年在高考中出现的频率较高，2020年各地高考中均有所涉及，主要考查原电池、电解池原理，或者是可充电电池，具体考查情况见表1。

表1 2020年电化学在高考中的考查统计

2 原电池及电解池工作原理模型

在原电池中电子由负极经导线(外电路)流向正极，电流由正极流向负极，原电池工作原理示意图如图1所示。

图1 原电池工作原理示意图

在电解池中电子由电源负极(即原电池负极，失电子发生氧化反应)流向电解池阴极(得电子发生还原反应)，再由电解池阳极(失电子发生氧化反应)流向电源正极(即原电池正极，得电子发生还原反应)。电流由电源正极流向电解池阳极(电子定向移动)，由电解池阳极流向电解池阴极(阴阳离子定向移动)，由电解池阴极流向电源负极(电子定向移动)，再由电源负极流向电源正极(阴阳离子定向移动)，从而形成一个闭合回路，电解池工作原理示意图如图2所示。

图2 电解池工作原理示意图

在原电池及电解池中，各个电极转移的电子与电路中通过的电子数相等，并遵循以下关系：

电量Q=It，t为时间(单位：秒)；电解时Q=nF，n为转移电子的物质的量，法拉第常数F=96 485 C·mol-1(即1 mol电子的电量为96 485 C)。

解答电化学类试题应根据电化学基本原理，首先判断是原电池还是电解池，若为原电池则根据各电极物质元素化合价的变化判断正负极；若为电解池无法判断外电源正负极时，则同样根据各电极物质元素化合价的变化判断阴阳极。电极反应方程式的书写应首先判断反应物和生成物，再根据元素化合价的变化结合介质环境进行书写。

3 典例分析

3.1 原电池原理的考查

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图3

A.负载通过0.04 mol电子时，有0.224 L(标准状况)O2参与反应

B.正极区溶液的pH降低、负极区溶液的pH升高

D.电流由复合碳电极经负载、VB2电极、KOH溶液回到复合碳电极

【答案】B

根据得失电子守恒知，负载通过0.04 mol电子时，消耗0.1 mol O2，即有0.224 L(标准状况)O2参与反应，A正确；根据电极反应知，负极区消耗OH-，正极区生成OH-，则正极区溶液的pH升高、负极区溶液的pH降低，B错误；将正负极电极反应式根据得失电子守恒相加即可得电池总反应，C正确；原电池中电流由正极经过外电路流向负极，则电流由复合碳电极经负载、VB2电极、KOH溶液回到复合碳电极，D正确。

【评析】本题考查碱性硼化钒(VB2)—空气电池的工作原理，涉及电极的判断、电极反应式的书写和电解液的pH变化等。本题在解答时应注意正极的电极反应式的书写，电解质溶液为碱性，则空气中的O2得电子生成OH-，在判断电池中电流流向时，应明确电流流向与电子流向相反。总体而言本题是对原电池基本原理的考查。

【例2】(2020·江苏卷·20节选)研究HCOOH燃料电池性能的装置如图4所示，两电极区间用允许K+、H+通过的半透膜隔开。