电化学试题中易错型题归类建模解析

刘 宇

(四川省泸州市泸县二中 646106)

电化学知识属实验化学内容，与理论化学氧化还原反应紧密联系.电化学以氧化还原反应原理进行电极反应，氧化还原反应原理在电化学中得以具体呈现和拓展延伸.在近年的高考试题中，直接考查氧化还原反应的试题逐年减少，但以电化学形式的考查趋于频繁，文章就电化学试题的重要考点中常见的几种易错题型进行归类分析，建立不同的解题模型，帮助同学们快速、有效的解答这一类试题.

一、电极的判断

电化学知识包括原电池和电解池两类，原电池的两个电极分别是正极和负极、电解池的两个电极分别是阴极和阳极.原电池反应中存在自发的氧化还原反应，在能自发的氧化还原反应中，失电子能力强的作负极(发生氧化反应)，另一极作正极.电解池与外接电源相连，连接电源正极的是阳极(发生氧化反应)，另一极是阴极.

例1某学生按右图装置进行实验，下列说法不正确的是( ).

A．A池为原电池，B池为电解池

C．石墨棒C1附近可观察到溶液呈红色

D．当C2极析出224 mL气体(标准状况)时，锌电极的质量减少0.65 g

答案:C

解题技巧原电池中的正、负极变化关系如下图所示，解题时依据题目给予信息进行转化判断即可定性、定量解答相关问题.

例2 分析下图所示的四个原电池装置，其中结论正确的是( ).

A．①②中Mg作负极，③④中Fe作负极

答案：B

易错点拨在很多常规反应(如金属与酸、与盐溶液反应)中，可能两个电极均能发生反应，此时金属性强的失电子能力强，优先失电子作负极，即有“活泼金属作负极”.但在浓硝酸作电解质溶液时，铁、铝发生钝化，不能继续反应，铁、铝作正极，其他活泼性较差的也能作负极；在NaOH溶液作电解质溶液时，两性金属Al能与之反应作负极，其他金属与NaOH溶液不反应作正极.

例3 (2019福建厦门外国语学校三模)全钒液流电池装置如图，电解液在电解质储罐和电池间不断循环.下列说法错误的是( ).

A．充电时，氢离子通过交换膜移向右侧

B．充电时，电源负极连接a电极

答案：B

方法点拨解决可充电电池的问题时，一般从原电池入手.结合原电池的总反应判断正、负极(氧化剂在正极得电子，还原剂在负极失电子)，进而得到各电极的反应.将原电池的正极反应倒过来就是电解的阳极反应，将原电池的负极反应倒过来就是电解的阴极反应.

二、电极反应方程式的书写

电极反应方程式就是某电极涉及粒子得失电子并发生特定反应的式子.书写时可借助氧化还原反应方程式的拆分进行书写，也可以根据电极的判断，确定在该电极得失电子的放电粒子，关注粒子得失电子的个数关系进行书写，特别需要关注的是在书写时也要考虑正极反应产物是否与电解质溶液反应的问题，若参与反应也要书写叠加式.

例4 氢氧熔融碳酸盐燃料电池是一种高温电池(600～700℃)，具有效率高、噪音低、无污染、燃料多样、余热利用价值高等优点.氢氧熔融碳酸盐燃料电池的工作原理如图所示.下列有关该电池的说法正确的是( ).

A．电池工作时，熔融碳酸盐只起到导电的作用

C．该电池可利用工厂中排出的CO2，减少温室气体的排放

D．电池工作时，外电路中流过0.2 mol电子，消耗3.2 g O2

答案：B

例5 (2019新课标卷Ⅲ)为提升电池循环效率和稳定性，科学家近期利用三维多孔海绵状Zn(3D-Zn)可以高效沉积ZnO的特点，设计了采用强碱性电解质的3D-Zn-NiOOH二次电池，结构如下图所示.电池反应为下列说法错误的是( ).

A．三维多孔海绵状Zn具有较高的表面积，所沉积的ZnO分散度高

D．放电过程中OH-通过隔膜从负极区移向正极区

答案：D

三、电解质溶液中粒子的运动及变化

电解质溶液中的粒子在电极参与放电后，由于得失一定数目的电子，必然导致电极区域粒子带有的的电荷数发生变化，因此为了维持区域电中性原理，离子会有序的进行定向运动，也就可能涉及c(H+)或者c(OH-)的变化，导致溶液pH变化.

例6 关于下图所示①、②两个装置的叙述，正确的是( ).

A．装置名称：①是原电池，②是电解池

B．硫酸浓度变化：①增大，②减小

D．离子移动方向：①中H+向阴极方向移动，②中H+向负极方向移动

答案：B

A．检测时，电解质溶液中的H+向负极移动

B．若有0.4 mol电子转移，则在标准状况下消耗4.48 L氧气

答案：C

拓展点拨电解质溶液参与电极的放电过程，会导致溶液中离子的浓度发生变化，但溶液中离子的定向运动需要时间，因此还应该具体的识别提问的方式.提问为放电时，即离子还未来得及运动，可用电极反应式解答问题；若提问放电一段时间后，离子运动结束，应使用电池总反应方程式解答问题.

四、电化学中的化学计算

电化学原理即是氧化还原反应，因此可以通过实验现象中的定量关系，确定电路中电子的转移情况，进而依据电子转移守恒计算溶液中离子的变化(含pH的计算)，电极质量的变化，电极产生(或消耗)气体的量等.

例8 新型高效的甲烷燃料电池采用铂为电极材料，两电极上分别通入CH4和O2，电解质为KOH溶液.某研究小组将两个甲烷燃料电池串联后作为电源，进行饱和氯化钠溶液的电解实验，如图所示.

若每个电池中甲烷的通入量为1 L(标准状况)，且反应完全，则理论上最多能产生的氯气体积为____L(标准状况).

答案：4

易错点拨题目中涉及两个甲烷燃料电池，因此两个电池均通入等量的甲烷，才能使整个电路中转移的电子数相等，因此只需计算依次甲烷转移的电子数而非将他们相加计算.

例9 用阳极X和阴极Y电解Z的水溶液，电解一段时间后，再加入W，能使溶液恢复到电解前的状态，符合题意的一组是( ).

选项XYZWACFeNaClH2OBPtCuCu(NO3)2Cu(NO3)2溶液CCCH2SO4H2ODAgFeAgNO3AgNO3晶体

答案：C

关键点拨对于电池放电，由于电解质溶液(溶质或溶剂)参与了放电，因此会导致溶液的浓度发生变化，欲使溶液恢复到原溶液状态，不仅要关注电极上哪些离子参与放电，更重要的是关注哪些离子冲溶液中脱离，脱离了什么补充什么，脱离了多少补充多少，即可恢复到原溶液状态.

A．35.5∶108 B．16∶207 C．8∶1 D．108∶35.5

答案：C

误区警示像这样的试题，表面看起来即是电化学试题，结合阴阳两个电极的放电顺序，可知阴极Ag+放电，阳极Cl-放电，极易误选D项，因此在电解质溶液中讨论其它相关问题的计算或者概念问题时，均需首先考虑该溶液中的离子是否能大量共存，再进一步作其他分析.

电化学问题的分析借助于氧化还原反应原理的分析，可将实验化学过程中微观的得失电子、电解质溶液中离子的定向运动关系，包括膜的选择等问题清晰的呈现.