摘要:电极反应式的书写是每年高考必考内容,通过近几年高考调查发现,考生的得分率相当低。作为中学化学教学一线教师,研究常见电极反应式的书写技巧有利于更好地为教学服务,能有效地对学生进行方法技巧指导,提升学生对电极反应式的书写水平。笔者根据个人的教学经验对电极反应式的书写技巧作如下简单论述。
关键词:电极反应式;书写;技巧
电极反应式的书写是高考考纲要求必须掌握的内容,研究近几年全国理综II卷高考试题不难发现,考题形式为选择题和填空题,每年涉及到此内容的考查分约为6分,尽管电极反应式的书写不难掌握,但是学生丢分情况相对严重,得分率不高,本文从书写技巧和应对策略上谈谈个人的观点,以盼起到抛砖引玉的作用。
一、 书写步骤逐步落实
1. 根据总反应明确“始”“终”。负极或阳极电极反应式的书写:根据给出的离子总反应找出元素化合价升高及其对应的物质,这种物质在产物中应为氧化产物,从而在草稿上可以确定这么一个式子。例如:原电池总反应Fe+Cu2+Cu+Fe2+分析元素化合价Fe元素化合价升高了,由Fe变成了Fe2+故可得式子FeFe2+。
2. 由化合价的变价数确定电子转移的数目。由式子FeFe2+思考元素化合价升高2价,故失去了2个电子,于是在等号的左边再加上“—2e-”即负极的电极反应式子为:Fe—2e-Fe2+,正极电极反应式书写分析方法与上述负极完全类似,只是元素的化合价应该为降低,应该为得电子。不过对于稍复杂的电极反应书写还应该考虑到介质参与的情况。
3. 考虑介质参与反应。在高考试题中,要考虑到介质参与反应的试题较多,典型的代表为燃料电池,解决此类问题一般注意观察后边的产物和前边反应物质进行对比再确定电极反应缺何种物质(一般加水、氢离子、氢氧根或硫酸根等)。必要时还可考虑电荷守恒。
例如:写出氢氧燃料碱性电池负极电极反应;总反应:2H2+O22H2O
第一步得出:2H22H2O,第二步:分析后确定失去4个电子,得式子:2H2—4e-2H2O,第三步:思考产物多了氧,氧元素来自何种物质,到底是H2O还是OH-?注意介质是碱性优先考虑是OH-提供氧元素,另一方面从电荷守恒来看,第二步的式子左边H2失去4个电子应该带4个单位正电荷,而等号右边为电中性,为使等号左右两边电荷守恒,应该在等号前边加上4个OH-,于是发现右边应该为4个H2O,即得式子为2H2—4e-+4OH-4H2O,这就是负极的电极反应式。为什么已知总反应式子产物水的计量数是2,而写出的电极反应式水的计量数为4,不妨按照上述方法写出正极的电极反应式为:O2+2H2O+4e-4OH-,将此式和负极的电极反应式相加能得出总式子2H2+O22H2O。在解决实际问题的过程中,有些正极或者负极、阳极或者阴极电极反应式书写起来相对容易些,此时可先写出容易写出的电极反应式,其后用总反应式子减去已经写出的一极可得另一极。有些题目是根据图形来书写电极反应式,解决此类问题应该首先找出得失电子的物质,再利用上述方法可进行书写。
二、 解决实际问题的思想和措施
1. 图表类试题
此类试题的特点考查知识点较多,一般为原电池装置,电化学的知识点基本都要设计到,考查电极反应式的书写一般题干信息中都已经给出电极材料、电解质等。解决这类问题的关键还是通过观察元素化合价的升降去判断其正负极,从而根据其书写步骤进行书写。
典例1:[2013年新课标理综Ⅱ卷36,节选]
锌锰电池(俗称干电池)在生活中的用量很大。两种锌锰电池的构造图如图(a)所示。
图(a)两种干电池的构造示意图
回答下列问题:
(1)普通锌锰电池放电时发生的主要反应为:
Zn+2NH4Cl+2MnO2Zn(NH3)2Cl2+2MnOOH
1. 该电池中,负极材料主要是,正极发生的主要反应是。
解题思路:这是原电池的装置,负极为元素化合价升高的物质,分析给定的反应可知,Zn元素化合价是升高的,故负极材料为Zn,正极反应2MnO22MnOOH,然后分析应该得到2个电子可得2MnO2+2e-2MnOOH,再根据电荷守恒:“”左边的电子而带负电荷,而右边为电中性,另一方面注意观察右边多出氢元素,故此只能在“”左边添加上“NH+4”,同时在其右边添加上“2NH3”。综合可得电极反应式为:2MnO2+2e-+2NH+42MnOOH+2NH3。
2. 综合应用填空题
典例2:[2012年新课标理综Ⅱ卷11]
铁是应用最广泛的金属,铁的卤化物、氧化物以及高价铁的含氧酸盐均为重要化合物。
(4)高铁酸钾(K2FeO4)是一种强氧化剂,可作为水处理剂和高容量电池材料。FeCl3与KClO在强碱性条件下反应可制取K2FeO4,其反应的离子方程式为。与MnO2-Zn电池类似,K2FeO4-Zn也可以组成碱性电池,K2FeO4在电池中作为正极材料,其电极反应式为,该电池总反应的离子方程式为。
解题思路:首先Fe3+在碱性条件下应该为Fe(OH)3;再根据题意并结合氧化还原反应相关知识可得:制取K2FeO4的离子方程式为:2Fe(OH)3+3ClO-+4OH-2FeO2-4+3Cl-+5H2O;当K2FeO4-Zn也组成碱性电池时,K2FeO4在电池中作为正极,故可得2FeO2-42Fe(OH)3。根据此文上述所述应得6个电子,可得2FeO2-4+6e-2Fe(OH)3,观察“”左边没有氢元素,并且介質为碱性,故左边只能考虑添加H2O,其右边添加OH-满足电荷守恒,综上可得电极反应式为:2FeO2-4+6e-+8H2O2Fe(OH)3+10OH-。
此种类型题还有很多,在此不做过多的论述,按照上述方法书写电极反应式一般情况下可以解决常见的问题。在教学中,正确的方法指导能够培养学生的自信心,并能快速有效地提升学生成绩。
作者简介:
熊明兵,贵州省仁怀市,贵州省仁怀市第一中学。