巧用“加減法”解電化學(xué)高考試題

周洪林

如果已知電池反應(yīng)的兩個電極反應(yīng)式，則它們相加就是電池總反應(yīng)式。反之，如果已知電池反應(yīng)的總反應(yīng)式，可先寫出較易書寫的電極反應(yīng)式，然后在電子守恒的基礎(chǔ)上，用總反應(yīng)式減去較易寫出的電極反應(yīng)式，即得到較難寫出的電極反應(yīng)式，這就是所謂的“加減法”。

分析近年的高考試題，如能靈活運用“加減法”，一些較難的試題就可以迎刃而解，達到事半功倍的效果。應(yīng)用“加減法”可以使學(xué)生在做同類題時，達到快速解題并鞏固知識的目的；同時使學(xué)生懂得任何事物都是有規(guī)律可循的，逐漸學(xué)會如何去發(fā)現(xiàn)規(guī)律、運用規(guī)律。

下面就結(jié)合近幾年的高考試題來說明“加減法”在解答電化學(xué)試題中的應(yīng)用。

【例1】（2010·浙江卷）Li-Al/FeS電池是一種正在開發(fā)的車載電池，該電池中正極的電極反應(yīng)式為：2Li++FeS+2e-=Li2S+Fe。有關(guān)該電池的下列說法中，正確的是（）。

A.Li-Al在電池中作為負極材料，該材料中Li的化合價為+1價

B.該電池的電池反應(yīng)式為：2Li+FeS=Li2S+Fe

C.負極的電極反應(yīng)式為：Al-3e-=Al3+

D.充電時，陰極發(fā)生的電極反應(yīng)式為：Li2S+Fe-2e-=2Li++FeS

解析：試題給出了兩個電極材料和正極的電極反應(yīng)，顯然負極材料應(yīng)為鋰放電，則負極反應(yīng)式為：Li-e-=Li+，則A與C項錯誤；根據(jù)電池總反應(yīng)式為兩極反應(yīng)式之和，則把正負兩極的電極反應(yīng)式直接相加即可得總反應(yīng)式，但是要注意，根據(jù)電子守恒，兩個電極轉(zhuǎn)移的電子數(shù)要相等。

正極反應(yīng)式為：2Li++FeS+2e-=Li2S+Fe①

負極反應(yīng)式為：Li-e-=Li+②

電池總反應(yīng)式為：①+②×2，即得2Li+FeS=Li2S+Fe

由以上分析可知，B項正確；充電是發(fā)生電解池反應(yīng)，陰極應(yīng)發(fā)生還原反應(yīng)，則D項錯誤。

【例2】（2009·江蘇卷）以葡萄糖為燃料的微生物燃料電池結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示。關(guān)于該電池的敘述正確的是（）。

A.該電池能夠在高溫下工作

B.電池的負極反應(yīng)為：

C6H12O6+6H2O-24e-6CO2↑+24H+

C.放電過程中，H+從正極區(qū)向負極區(qū)遷移

D.在電池反應(yīng)中，每消耗1mol氧氣，理論上能生成標(biāo)準狀況下的CO2氣體22.416L

解析：A項，高溫條件下微生物會變性，所以A錯。C項，根據(jù)原電池中陰離子移向負極，陽離子移向正極的規(guī)律可知，C錯。燃料電池的負極反應(yīng)一般較難寫出，而正極反應(yīng)和電池總反應(yīng)卻較易寫出。用電池總反應(yīng)減去正極反應(yīng)可得負極反應(yīng)，這是寫負極反應(yīng)式的一種巧妙方法，即所謂的“減法”。

電池總反應(yīng)式為：

C6H12O6+6O2=6CO2↑+6H2O①

正極反應(yīng)式為：O2+4H++4e-=4OH-②

負極反應(yīng)式應(yīng)為：①-②×6，即得C6H12O6+6H2O-24e-6CO2↑+24H+

由以上分析得B正確。D的判斷可結(jié)合電池總反應(yīng)式C6H12O6+6O2=6CO2↑+6H2O，每消耗1mol氧氣，理論上能生成1molCO2氣體，標(biāo)準狀況下其體積為22.4L，D錯誤。

【例3】（2008·山東卷）以丙烷為燃料制作新型燃料電池，電池的正極通入O2和CO2，負極通入丙烷，電解質(zhì)是熔融碳酸鹽。電池反應(yīng)方程式為；負極反應(yīng)式為。

解析：此題中，電解質(zhì)為熔融碳酸鹽，不會與C3H8的燃燒產(chǎn)物CO2和H2O發(fā)生反應(yīng)，所以

電池總應(yīng)式為：C3H8+5O2=3CO2+4H2O①

正極反應(yīng)式為：O2+2CO2+4e-=2CO2-3②

負極反應(yīng)式為：①-②×5，得C3H8+10CO2-3-20e-=13CO2+4H2O

燃料電池的正極反應(yīng)是O2放電，比較容易寫出正極反應(yīng)，所以先寫正極反應(yīng)，再寫負極反應(yīng)；正極反應(yīng)中，氧氣獲得電子以后變成負二價的氧，不能單獨存在，只能結(jié)合CO2生成CO2-3。

綜上所述，在書寫較復(fù)雜的電極反應(yīng)式時，可先寫出較簡單的電極反應(yīng)式，結(jié)合總反應(yīng)式，運用減法來解答；如果知道兩極反應(yīng)，可運用加法來求總反應(yīng)式。

（責(zé)任編輯羅艷）endprint

如果已知電池反應(yīng)的兩個電極反應(yīng)式，則它們相加就是電池總反應(yīng)式。反之，如果已知電池反應(yīng)的總反應(yīng)式，可先寫出較易書寫的電極反應(yīng)式，然后在電子守恒的基礎(chǔ)上，用總反應(yīng)式減去較易寫出的電極反應(yīng)式，即得到較難寫出的電極反應(yīng)式，這就是所謂的“加減法”。

分析近年的高考試題，如能靈活運用“加減法”，一些較難的試題就可以迎刃而解，達到事半功倍的效果。應(yīng)用“加減法”可以使學(xué)生在做同類題時，達到快速解題并鞏固知識的目的；同時使學(xué)生懂得任何事物都是有規(guī)律可循的，逐漸學(xué)會如何去發(fā)現(xiàn)規(guī)律、運用規(guī)律。

下面就結(jié)合近幾年的高考試題來說明“加減法”在解答電化學(xué)試題中的應(yīng)用。

【例1】（2010·浙江卷）Li-Al/FeS電池是一種正在開發(fā)的車載電池，該電池中正極的電極反應(yīng)式為：2Li++FeS+2e-=Li2S+Fe。有關(guān)該電池的下列說法中，正確的是（）。

A.Li-Al在電池中作為負極材料，該材料中Li的化合價為+1價

B.該電池的電池反應(yīng)式為：2Li+FeS=Li2S+Fe

C.負極的電極反應(yīng)式為：Al-3e-=Al3+

D.充電時，陰極發(fā)生的電極反應(yīng)式為：Li2S+Fe-2e-=2Li++FeS

解析：試題給出了兩個電極材料和正極的電極反應(yīng)，顯然負極材料應(yīng)為鋰放電，則負極反應(yīng)式為：Li-e-=Li+，則A與C項錯誤；根據(jù)電池總反應(yīng)式為兩極反應(yīng)式之和，則把正負兩極的電極反應(yīng)式直接相加即可得總反應(yīng)式，但是要注意，根據(jù)電子守恒，兩個電極轉(zhuǎn)移的電子數(shù)要相等。

正極反應(yīng)式為：2Li++FeS+2e-=Li2S+Fe①

負極反應(yīng)式為：Li-e-=Li+②

電池總反應(yīng)式為：①+②×2，即得2Li+FeS=Li2S+Fe

由以上分析可知，B項正確；充電是發(fā)生電解池反應(yīng)，陰極應(yīng)發(fā)生還原反應(yīng)，則D項錯誤。

【例2】（2009·江蘇卷）以葡萄糖為燃料的微生物燃料電池結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示。關(guān)于該電池的敘述正確的是（）。

A.該電池能夠在高溫下工作

B.電池的負極反應(yīng)為：

C6H12O6+6H2O-24e-6CO2↑+24H+

C.放電過程中，H+從正極區(qū)向負極區(qū)遷移

D.在電池反應(yīng)中，每消耗1mol氧氣，理論上能生成標(biāo)準狀況下的CO2氣體22.416L

解析：A項，高溫條件下微生物會變性，所以A錯。C項，根據(jù)原電池中陰離子移向負極，陽離子移向正極的規(guī)律可知，C錯。燃料電池的負極反應(yīng)一般較難寫出，而正極反應(yīng)和電池總反應(yīng)卻較易寫出。用電池總反應(yīng)減去正極反應(yīng)可得負極反應(yīng)，這是寫負極反應(yīng)式的一種巧妙方法，即所謂的“減法”。

電池總反應(yīng)式為：

C6H12O6+6O2=6CO2↑+6H2O①

正極反應(yīng)式為：O2+4H++4e-=4OH-②

負極反應(yīng)式應(yīng)為：①-②×6，即得C6H12O6+6H2O-24e-6CO2↑+24H+

由以上分析得B正確。D的判斷可結(jié)合電池總反應(yīng)式C6H12O6+6O2=6CO2↑+6H2O，每消耗1mol氧氣，理論上能生成1molCO2氣體，標(biāo)準狀況下其體積為22.4L，D錯誤。

【例3】（2008·山東卷）以丙烷為燃料制作新型燃料電池，電池的正極通入O2和CO2，負極通入丙烷，電解質(zhì)是熔融碳酸鹽。電池反應(yīng)方程式為；負極反應(yīng)式為。

解析：此題中，電解質(zhì)為熔融碳酸鹽，不會與C3H8的燃燒產(chǎn)物CO2和H2O發(fā)生反應(yīng)，所以

電池總應(yīng)式為：C3H8+5O2=3CO2+4H2O①

正極反應(yīng)式為：O2+2CO2+4e-=2CO2-3②

負極反應(yīng)式為：①-②×5，得C3H8+10CO2-3-20e-=13CO2+4H2O

燃料電池的正極反應(yīng)是O2放電，比較容易寫出正極反應(yīng)，所以先寫正極反應(yīng)，再寫負極反應(yīng)；正極反應(yīng)中，氧氣獲得電子以后變成負二價的氧，不能單獨存在，只能結(jié)合CO2生成CO2-3。

綜上所述，在書寫較復(fù)雜的電極反應(yīng)式時，可先寫出較簡單的電極反應(yīng)式，結(jié)合總反應(yīng)式，運用減法來解答；如果知道兩極反應(yīng)，可運用加法來求總反應(yīng)式。

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如果已知電池反應(yīng)的兩個電極反應(yīng)式，則它們相加就是電池總反應(yīng)式。反之，如果已知電池反應(yīng)的總反應(yīng)式，可先寫出較易書寫的電極反應(yīng)式，然后在電子守恒的基礎(chǔ)上，用總反應(yīng)式減去較易寫出的電極反應(yīng)式，即得到較難寫出的電極反應(yīng)式，這就是所謂的“加減法”。

分析近年的高考試題，如能靈活運用“加減法”，一些較難的試題就可以迎刃而解，達到事半功倍的效果。應(yīng)用“加減法”可以使學(xué)生在做同類題時，達到快速解題并鞏固知識的目的；同時使學(xué)生懂得任何事物都是有規(guī)律可循的，逐漸學(xué)會如何去發(fā)現(xiàn)規(guī)律、運用規(guī)律。

下面就結(jié)合近幾年的高考試題來說明“加減法”在解答電化學(xué)試題中的應(yīng)用。

【例1】（2010·浙江卷）Li-Al/FeS電池是一種正在開發(fā)的車載電池，該電池中正極的電極反應(yīng)式為：2Li++FeS+2e-=Li2S+Fe。有關(guān)該電池的下列說法中，正確的是（）。

A.Li-Al在電池中作為負極材料，該材料中Li的化合價為+1價

B.該電池的電池反應(yīng)式為：2Li+FeS=Li2S+Fe

C.負極的電極反應(yīng)式為：Al-3e-=Al3+

D.充電時，陰極發(fā)生的電極反應(yīng)式為：Li2S+Fe-2e-=2Li++FeS

解析：試題給出了兩個電極材料和正極的電極反應(yīng)，顯然負極材料應(yīng)為鋰放電，則負極反應(yīng)式為：Li-e-=Li+，則A與C項錯誤；根據(jù)電池總反應(yīng)式為兩極反應(yīng)式之和，則把正負兩極的電極反應(yīng)式直接相加即可得總反應(yīng)式，但是要注意，根據(jù)電子守恒，兩個電極轉(zhuǎn)移的電子數(shù)要相等。

正極反應(yīng)式為：2Li++FeS+2e-=Li2S+Fe①

負極反應(yīng)式為：Li-e-=Li+②

電池總反應(yīng)式為：①+②×2，即得2Li+FeS=Li2S+Fe

由以上分析可知，B項正確；充電是發(fā)生電解池反應(yīng)，陰極應(yīng)發(fā)生還原反應(yīng)，則D項錯誤。

【例2】（2009·江蘇卷）以葡萄糖為燃料的微生物燃料電池結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示。關(guān)于該電池的敘述正確的是（）。

A.該電池能夠在高溫下工作

B.電池的負極反應(yīng)為：

C6H12O6+6H2O-24e-6CO2↑+24H+

C.放電過程中，H+從正極區(qū)向負極區(qū)遷移

D.在電池反應(yīng)中，每消耗1mol氧氣，理論上能生成標(biāo)準狀況下的CO2氣體22.416L

解析：A項，高溫條件下微生物會變性，所以A錯。C項，根據(jù)原電池中陰離子移向負極，陽離子移向正極的規(guī)律可知，C錯。燃料電池的負極反應(yīng)一般較難寫出，而正極反應(yīng)和電池總反應(yīng)卻較易寫出。用電池總反應(yīng)減去正極反應(yīng)可得負極反應(yīng)，這是寫負極反應(yīng)式的一種巧妙方法，即所謂的“減法”。

電池總反應(yīng)式為：

C6H12O6+6O2=6CO2↑+6H2O①

正極反應(yīng)式為：O2+4H++4e-=4OH-②

負極反應(yīng)式應(yīng)為：①-②×6，即得C6H12O6+6H2O-24e-6CO2↑+24H+

由以上分析得B正確。D的判斷可結(jié)合電池總反應(yīng)式C6H12O6+6O2=6CO2↑+6H2O，每消耗1mol氧氣，理論上能生成1molCO2氣體，標(biāo)準狀況下其體積為22.4L，D錯誤。

【例3】（2008·山東卷）以丙烷為燃料制作新型燃料電池，電池的正極通入O2和CO2，負極通入丙烷，電解質(zhì)是熔融碳酸鹽。電池反應(yīng)方程式為；負極反應(yīng)式為。

解析：此題中，電解質(zhì)為熔融碳酸鹽，不會與C3H8的燃燒產(chǎn)物CO2和H2O發(fā)生反應(yīng)，所以

電池總應(yīng)式為：C3H8+5O2=3CO2+4H2O①

正極反應(yīng)式為：O2+2CO2+4e-=2CO2-3②

負極反應(yīng)式為：①-②×5，得C3H8+10CO2-3-20e-=13CO2+4H2O

燃料電池的正極反應(yīng)是O2放電，比較容易寫出正極反應(yīng)，所以先寫正極反應(yīng)，再寫負極反應(yīng)；正極反應(yīng)中，氧氣獲得電子以后變成負二價的氧，不能單獨存在，只能結(jié)合CO2生成CO2-3。

綜上所述，在書寫較復(fù)雜的電極反應(yīng)式時，可先寫出較簡單的電極反應(yīng)式，結(jié)合總反應(yīng)式，運用減法來解答；如果知道兩極反應(yīng)，可運用加法來求總反應(yīng)式。

（責(zé)任編輯羅艷）endprint