以“錯(cuò)”為鑒 舉一反三

李峰屹

摘?要：電化學(xué)作為中學(xué)化學(xué)基本理論的一個(gè)重要部分，向內(nèi)涵括了氧化還原反應(yīng)、電解質(zhì)溶液等基礎(chǔ)理論，向外與其它學(xué)科以及生產(chǎn)生活緊密聯(lián)系.由于這部分內(nèi)容綜合性強(qiáng)、牽涉面廣，對思維的強(qiáng)度、廣度要求較高，因而一直以來都是高考考查的熱點(diǎn)內(nèi)容，同時(shí)也容易使學(xué)生在解題過程中因顧此失彼而導(dǎo)致出錯(cuò).現(xiàn)將一些電化學(xué)典型解題錯(cuò)例歸納分析如下，幫助學(xué)生以“錯(cuò)”為鑒，舉一反三.

關(guān)鍵詞：電化學(xué);錯(cuò)例分析;高中化學(xué)

中圖分類號：G632文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1008-0333（2020）22-0091-02

一、電極判斷

例1?將Mg條、Al條平行插入一定濃度的NaOH溶液中，用導(dǎo)線連接成原電池.此電池工作時(shí)，下列敘述中正確的是（）.

A.Mg比Al活潑，Mg失去電子被氧化成Mg2+

B.負(fù)極反應(yīng)式為：Al-3e-+4OH-AlO2-+2H2O

C.該電池的內(nèi)外電源中，電流均是由電子定向移動形成的

D.Al是電池正極，開始工作時(shí)溶液中會立即有白色沉淀析出錯(cuò)解?A、D

錯(cuò)因?由于在教材和絕大多數(shù)教輔資料中介紹的原電池都是較活潑金屬作負(fù)極，因此，學(xué)生往往直觀地、以偏概全地認(rèn)為是較活潑金屬作負(fù)極，從而導(dǎo)致誤選.

解析?形成原電池的內(nèi)因是在兩電極上和電解質(zhì)溶液中能發(fā)生自發(fā)的氧化還原反應(yīng).判斷原電池正、負(fù)極的依據(jù)是：失去電子、發(fā)生氧化反應(yīng)的一極為負(fù)極;得到電子、發(fā)生還原反應(yīng)的一極為正極.由于鎂與堿溶液不發(fā)生反應(yīng)，而鋁與堿溶液能夠發(fā)生反應(yīng)，因而在堿溶液中能形成原電池不是因?yàn)镸g+2H+Mg2++H2↑，而是因?yàn)?Al+2OH-+2H2O2AlO-2+3H2↑，該電池中是鋁失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，作負(fù)極，電極反應(yīng)是2Al-6e-+8OH-2AlO-2+4H2O;鎂為正極，電極反應(yīng)是6H2O+6e-3H2↑+6OH-.所以正確答案應(yīng)該是B.

二、電極反應(yīng)的判斷和電極反應(yīng)式的書寫

例2?（1）阿波羅登月飛船上使用的氫氧燃料電池是用KOH溶液作為電解質(zhì)溶液，以H2作為燃?xì)狻2作為助燃?xì)猓姵乜偡磻?yīng)方程式為：2H2+O22H2O.試寫出電極反應(yīng)式.

（2）世界上最早投入工業(yè)化發(fā)電的燃料電池電站采用的是磷酸型燃料發(fā)電裝置，由于工作溫度低、不需用純氧而能實(shí)現(xiàn)低成本運(yùn)營.某新型燃料電池使用的電解質(zhì)溶液為磷酸，以H2作為燃?xì)狻⒖諝庾鳛橹細(xì)猓姵乜偡磻?yīng)方程式為：2H2+O22H2O.試寫出電極反應(yīng)式.

錯(cuò)解?負(fù)極：2H2-4e-4H+;正極：O2+2H2O+4e-4OH-

錯(cuò)因?教材中介紹的氫—氧燃料電池是在中性溶液中進(jìn)行的，學(xué)生易受思維定勢的影響，忽視了電解質(zhì)溶液酸堿性的影響.（1）小題，堿性電解質(zhì)溶液中，H+不能與OH-共存，負(fù)極反應(yīng)式錯(cuò)誤;（2）小題，酸性電解質(zhì)溶液中，OH-不能與H+共存，正極反應(yīng)式錯(cuò)誤.

解析?（1）堿性電解質(zhì)溶液中，OH-參與負(fù)極反應(yīng).負(fù)極：2H2+4OH--4e-4H2O;正極：O2+2H2O+4e-4OH-;（2）酸性電解質(zhì)溶液中，H+參與正極反應(yīng).負(fù)極：2H2-4e-4H+;正極：O2+4H++4e-2H2O.

三、對pH變化的判斷

例3?甲烷燃料電池是一種以天然氣為燃?xì)獾碾姵兀涫褂贸杀具h(yuǎn)低于傳統(tǒng)的氫燃料電池.該電池的電解質(zhì)溶液為KOH溶液，從特制的兩根電極上分別通入甲烷和氧氣，其電極反應(yīng)為：正極4H2O+2O2+8e-8OH-，負(fù)極CH4+10OH--8e-CO2-3+7H2O.該電池的電解質(zhì)溶液的pH變化是（升高、降低、不變）.

錯(cuò)解?升高

錯(cuò)因?在解題過程中思維不夠全面，只考慮到正極反應(yīng)中生成OH-，忽視了負(fù)極反應(yīng)中還會消耗OH-.

解析?原電池或電解池中，對pH變化的判斷應(yīng)注意：兩極pH變化要從電極反應(yīng)式分別分析;溶液總的pH變化要從總反應(yīng)方程式分析.本題中將兩電極反應(yīng)式相加得到總反應(yīng)方程式：CH4+2O2+2OH-CO2-3+3H2O，反應(yīng)消耗了OH-，溶液堿性減弱，pH降低.

四、定量計(jì)算

例4?將1L含有0.4mol CuSO4和0.4mol NaCl的水溶液用惰性電極電解一段時(shí)間后，在一個(gè)電極上得到了0.3mol Cu，在另一個(gè)電極上析出的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積是（）.

A. 2.8LB.5.6LC.6.72LD.13.44L

錯(cuò)解?C

錯(cuò)因?計(jì)算過程中只考慮到根據(jù)離子放電順序來計(jì)算，忽視了Cl-不足量這個(gè)隱含條件.

解析?電化學(xué)計(jì)算的主要依據(jù)是電子轉(zhuǎn)移守恒，求解時(shí)要正確分析原電池原理或電解原理，挖掘題設(shè)中的隱含條件，避免顧此失彼，誤入歧途.本題中在陰極上析出0.3mol Cu需0.6mol電子的電量.根據(jù)電子守恒轉(zhuǎn)移，陽極應(yīng)提供0.6mol電子.由陰離子放電順序可知，Cl-已耗盡，OH-接著放電（4OH--4e-2H2O+O2↑），提供0.2mol電子時(shí)生成0.05molO2，前后共生成氣體0.25mol.在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為5.6L，正確答案為B.

通過這些電化學(xué)典型解題錯(cuò)例的歸納分析不難看出，造成學(xué)生錯(cuò)解的因素是多方面的.要提高解題的準(zhǔn)確率，必須理解原電池電解基本原理，牢固掌握基本規(guī)律，在此基礎(chǔ)上注意聯(lián)系與之密切相關(guān)的氧化還原反應(yīng)、電解質(zhì)溶液、離子反應(yīng)等相關(guān)知識點(diǎn)，靈活運(yùn)用守恒思想，開拓思維的深度與廣度，才能不斷提高綜合應(yīng)用電化學(xué)知識的能力.

參考文獻(xiàn)：

[1]盛錫銘.電化學(xué)典型錯(cuò)例剖析[J].中學(xué)生理科應(yīng)試（高中），2012（10）：56-57.

[2]許景云.探究高中化學(xué)中常見的解題方法及技巧[J].中學(xué)生數(shù)理化，2014（3）：35-36.

[責(zé)任編輯：季春陽]