以“错”为鉴 举一反三

李峰屹

摘 要：电化学作为中学化学基本理论的一个重要部分，向内涵括了氧化还原反应、电解质溶液等基础理论，向外与其它学科以及生产生活紧密联系.由于这部分内容综合性强、牵涉面广，对思维的强度、广度要求较高，因而一直以来都是高考考查的热点内容，同时也容易使学生在解题过程中因顾此失彼而导致出错.现将一些电化学典型解题错例归纳分析如下，帮助学生以“错”为鉴，举一反三.

关键词：电化学;错例分析;高中化学

中图分类号：G632文献标识码：A文章编号：1008-0333（2020）22-0091-02

一、电极判断

例1 将Mg条、Al条平行插入一定浓度的NaOH溶液中，用导线连接成原电池.此电池工作时，下列叙述中正确的是（）.

A.Mg比Al活泼，Mg失去电子被氧化成Mg2+

B.负极反应式为：Al-3e-+4OH-AlO2-+2H2O

C.该电池的内外电源中，电流均是由电子定向移动形成的

D.Al是电池正极，开始工作时溶液中会立即有白色沉淀析出错解 A、D

错因 由于在教材和绝大多数教辅资料中介绍的原电池都是较活泼金属作负极，因此，学生往往直观地、以偏概全地认为是较活泼金属作负极，从而导致误选.

解析 形成原电池的内因是在两电极上和电解质溶液中能发生自发的氧化还原反应.判断原电池正、负极的依据是：失去电子、发生氧化反应的一极为负极;得到电子、发生还原反应的一极为正极.由于镁与碱溶液不发生反应，而铝与碱溶液能够发生反应，因而在碱溶液中能形成原电池不是因为Mg+2H+Mg2++H2↑，而是因为2Al+2OH-+2H2O2AlO-2+3H2↑，该电池中是铝失电子发生氧化反应，作负极，电极反应是2Al-6e-+8OH-2AlO-2+4H2O;镁为正极，电极反应是6H2O+6e-3H2↑+6OH-.所以正确答案应该是B.

二、电极反应的判断和电极反应式的书写

例2 （1）阿波罗登月飞船上使用的氢氧燃料电池是用KOH溶液作为电解质溶液，以H2作为燃气、O2作为助燃气，电池总反应方程式为：2H2+O22H2O.试写出电极反应式.

（2）世界上最早投入工业化发电的燃料电池电站采用的是磷酸型燃料发电装置，由于工作温度低、不需用纯氧而能实现低成本运营.某新型燃料电池使用的电解质溶液为磷酸，以H2作为燃气、空气作为助燃气，电池总反应方程式为：2H2+O22H2O.试写出电极反应式.

错解 负极：2H2-4e-4H+;正极：O2+2H2O+4e-4OH-

错因 教材中介绍的氢—氧燃料电池是在中性溶液中进行的，学生易受思维定势的影响，忽视了电解质溶液酸碱性的影响.（1）小题，碱性电解质溶液中，H+不能与OH-共存，负极反应式错误;（2）小题，酸性电解质溶液中，OH-不能与H+共存，正极反应式錯误.

解析 （1）碱性电解质溶液中，OH-参与负极反应.负极：2H2+4OH--4e-4H2O;正极：O2+2H2O+4e-4OH-;（2）酸性电解质溶液中，H+参与正极反应.负极：2H2-4e-4H+;正极：O2+4H++4e-2H2O.

三、对pH变化的判断

例3 甲烷燃料电池是一种以天然气为燃气的电池，其使用成本远低于传统的氢燃料电池.该电池的电解质溶液为KOH溶液，从特制的两根电极上分别通入甲烷和氧气，其电极反应为：正极4H2O+2O2+8e-8OH-，负极CH4+10OH--8e-CO2-3+7H2O.该电池的电解质溶液的pH变化是（升高、降低、不变）.

错解 升高

错因 在解题过程中思维不够全面，只考虑到正极反应中生成OH-，忽视了负极反应中还会消耗OH-.

解析 原电池或电解池中，对pH变化的判断应注意：两极pH变化要从电极反应式分别分析;溶液总的pH变化要从总反应方程式分析.本题中将两电极反应式相加得到总反应方程式：CH4+2O2+2OH-CO2-3+3H2O，反应消耗了OH-，溶液碱性减弱，pH降低.

四、定量计算

例4 将1L含有0.4mol CuSO4和0.4mol NaCl的水溶液用惰性电极电解一段时间后，在一个电极上得到了0.3mol Cu，在另一个电极上析出的气体在标准状况下的体积是（）.

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

错解 C

错因 计算过程中只考虑到根据离子放电顺序来计算，忽视了Cl-不足量这个隐含条件.

解析 电化学计算的主要依据是电子转移守恒，求解时要正确分析原电池原理或电解原理，挖掘题设中的隐含条件，避免顾此失彼，误入歧途.本题中在阴极上析出0.3mol Cu需0.6mol电子的电量.根据电子守恒转移，阳极应提供0.6mol电子.由阴离子放电顺序可知，Cl-已耗尽，OH-接着放电（4OH--4e-2H2O+O2↑），提供0.2mol电子时生成0.05molO2，前后共生成气体0.25mol.在标准状况下的体积为5.6L，正确答案为B.

通过这些电化学典型解题错例的归纳分析不难看出，造成学生错解的因素是多方面的.要提高解题的准确率，必须理解原电池电解基本原理，牢固掌握基本规律，在此基础上注意联系与之密切相关的氧化还原反应、电解质溶液、离子反应等相关知识点，灵活运用守恒思想，开拓思维的深度与广度，才能不断提高综合应用电化学知识的能力.

参考文献：

[1]盛锡铭.电化学典型错例剖析[J].中学生理科应试（高中），2012（10）：56-57.

[2]许景云.探究高中化学中常见的解题方法及技巧[J].中学生数理化，2014（3）：35-36.

[责任编辑：季春阳]