電化學原理理解及解題技巧分析

摘 要 高考化學考綱要求化學科命題是注重測量自主學習的能力，重視理論聯系實際，關注與化學有關的科學技術、社會經濟和生態環境的協調發展，以促進學生在知識和技能、過程和方法、情感態度和價值觀等方面的全面發展。電化學與生活息息相關，所以電化學知識是歷年高考化學試題中的必考知識點，考綱要求理解原電池和電解池的構成、工作原理及應用，能書寫電極反應和總反應方程式。

關鍵詞 電化學;解題技巧;高中化學

中圖分類號：O621.25+9.2，A 文獻標識碼：A 文章編號：1002-7661（2018）32-0189-01

了解常見化學電源的種類及其工作原理。高中電化學其實質是氧化還原反應知識的進一步深化和應用，其能力要求較高，有些學生往往因為該部分內容較為抽象，對電化學知識難以理解和掌握，很難得到相應的理論水平和能力要求，這就需要我們教師在教學過程中很好地處理相關的問題，本文就以理解工作原理和電極反應式的書寫為例說明解題方法和技巧。

一、工作原理理解

（一）原電池原理理解：構成原電池的前提是氧化還原反應，因為有電子的得失，再通過導線使電子定向移動來形成電流。因為電子是不能通過水來導電，所以要通過電解質溶液或者熔融狀態來導電形成閉合回路。要理解原電池有兩個關鍵問題：

1.為什么氧化反應和還原反應要分開？氧化劑和還原劑直接接觸反應的話電子的轉移是無序的，形成不了電流;那么還原劑和氧化劑就要分別與電解質或者電極接觸發生反應，從而讓氧化劑和還原劑間接反應實現電子的轉移。

2.因為電解質要參與中間反應，所以會有損耗，從而引發電解質濃度下降導致導電能力下降的問題，這個是嚴重不符合實際生活生產的使用要求的，解決的辦法就是一電極消耗電解質，另一電極就要生成電解質，所以在理解以實際化學電源作為背景的題目時，就要形成有這樣的思維，會幫助我們更好的去理解題目。

（二）電解池原理理解：電解池的工作我們可以理解為氧化還原反應的逆反應，原本反應中的氧化劑得到電子后是不會主動失去的，是電流強行把得到的電子給失去;同理，原本反應中的還原劑失去電子后是不會主動去奪回，是電流強行把失去的電子給奪回。基于這樣的理解，對于電解池我們應該形成有拆分再結合的思維，怎么拆分怎么結合，在具體的例子中會講到。

例1：SO2、CO、CO2、NOx是對環境影響較大的幾種氣體，對它們的合理控制和治理是優化我們生存環境的有效途徑。

利用電化學原理將CO、SO2轉化為重要化工原料，裝置有A極：通入氣體和水，出來是物質C;B極：通入氣體;兩極由質子交換膜隔開。

①若A為CO，B為H2，C為CH3OH，則通入CO的一極為 極，該極的電極反應式為 。

②若A為SO2，B為O2，C為H2SO4，則負極的電極反應式為 。

③若A為NH3，B為O2，C為HNO3，則正極的電極反應式為 。

【試題分析】①從C元素化合價由+2價變為-2價、H元素化合價由0價變為+1價，可以判斷出CO是氧化劑，則通入CO的電極為正極，CO變成CH3OH需要結合的H+，H+只能是從電解質獲得，所以電極方程式為CO+4e-+4H+=CH3OH，同時得到帶電負電荷的電子和得到帶正電荷的H+;②若A為SO2，B為O2，C為H2SO4，負極SO3變成SO42-，需要的到O元素，那就只能從H2O中獲得，H2O失去氧后剩下4H+，所以電極反應式為SO2-2e-+2H2O=SO42-+4H+;負極生成H+，那么正極消耗H+，O2得到電子變成O2-與負極轉移過來H+的結合生成H2O;③若A為NH3，B為O2，C為HNO3，則正極發生還原反應，氧氣得電子生成水，電極方程式為O2+4e-+4H+=2H2O。

【考點】考查原電池設計、燃料電池、電池反應式的書寫、正負極確定等知識。

例2：在固態金屬氧化物電解池中，高溫共電解H2O—CO2混合氣體制備H2和CO是一種新的能源利用方式，X電極：H2O和CO2進入，出來的是CO和H2;Y電極：出來的是O2;電解質是金屬氧化物，下列說法不正確的是（ ）

A.X是電源的負極

B.陰極的反應式是：H2O+2e-=H2+O2-，CO2+2e-=CO+O2-

C.總反應可表示為：H2O+CO2通電H2+CO+O2

D.陰、陽兩極生成的氣體的物質的量之比是1︰1

【試題分析】A.與X相連的電極發生H2O→H2、CO2→CO的轉化，均得電子，應為電解池的陰極，則X為電源的負極，A正確;B.陰極H2O→H2、CO2→CO均得電子發生還原反應，電極反應式分別為：H2O+2e-=H2+O2-、CO2+2e-=CO+O2-，B正確;C.從圖示可知，陽極生成H2和CO的同時，陰極有O2生成，所以總反應可表示為：H2O+CO2通電H2+CO+O2，C正確;D.從總反應方程式可知，陰極生成2mol氣體（H2、CO各1mol）、陽極生成1mol氣體（氧氣），所以陰、陽兩極生成的氣體物質的量之比2∶1，D不正確。答案選D。

【考點】本題主要是考查電解原理及其應用、電極判斷、電極反應式書寫、電極產物判斷與計算等。

參考文獻：

[1]蔣紅梅.高中化學學習興趣培養芻議.新課程導學（七年級上旬），2014（26）：81.

作者簡介：丁柏培（1987-），男，梅州市五華縣，佛山科學技術學院，初級職稱，教育。