以“錯”為鑒 舉一反三

李峰屹

摘?要：電化學作為中學化學基本理論的一個重要部分，向內涵括了氧化還原反應、電解質溶液等基礎理論，向外與其它學科以及生產生活緊密聯系.由于這部分內容綜合性強、牽涉面廣，對思維的強度、廣度要求較高，因而一直以來都是高考考查的熱點內容，同時也容易使學生在解題過程中因顧此失彼而導致出錯.現將一些電化學典型解題錯例歸納分析如下，幫助學生以“錯”為鑒，舉一反三.

關鍵詞：電化學;錯例分析;高中化學

中圖分類號：G632文獻標識碼：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，用導線連接成原電池.此電池工作時，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.負極反應式為：Al-3e-+4OH-AlO2-+2H2O

C.該電池的內外電源中，電流均是由電子定向移動形成的

D.Al是電池正極，開始工作時溶液中會立即有白色沉淀析出錯解?A、D

錯因?由于在教材和絕大多數教輔資料中介紹的原電池都是較活潑金屬作負極，因此，學生往往直觀地、以偏概全地認為是較活潑金屬作負極，從而導致誤選.

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

二、電極反應的判斷和電極反應式的書寫

例2?（1）阿波羅登月飛船上使用的氫氧燃料電池是用KOH溶液作為電解質溶液，以H2作為燃氣、O2作為助燃氣，電池總反應方程式為：2H2+O22H2O.試寫出電極反應式.

（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、不需用純氧而能實現低成本運營.某新型燃料電池使用的電解質溶液為磷酸，以H2作為燃氣、空氣作為助燃氣，電池總反應方程式為：2H2+O22H2O.試寫出電極反應式.

錯解?負極：2H2-4e-4H+;正極：O2+2H2O+4e-4OH-

錯因?教材中介紹的氫—氧燃料電池是在中性溶液中進行的，學生易受思維定勢的影響，忽視了電解質溶液酸堿性的影響.（1）小題，堿性電解質溶液中，H+不能與OH-共存，負極反應式錯誤;（2）小題，酸性電解質溶液中，OH-不能與H+共存，正極反應式錯誤.

解析?（1）堿性電解質溶液中，OH-參與負極反應.負極：2H2+4OH--4e-4H2O;正極：O2+2H2O+4e-4OH-;（2）酸性電解質溶液中，H+參與正極反應.負極：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氣的電池，其使用成本遠低于傳統(tǒng)的氫燃料電池.該電池的電解質溶液為KOH溶液，從特制的兩根電極上分別通入甲烷和氧氣，其電極反應為：正極4H2O+2O2+8e-8OH-，負極CH4+10OH--8e-CO2-3+7H2O.該電池的電解質溶液的pH變化是（升高、降低、不變）.

錯解?升高

錯因?在解題過程中思維不夠全面，只考慮到正極反應中生成OH-，忽視了負極反應中還會消耗OH-.

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

四、定量計算

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間后，在一個電極上得到了0.3mol Cu，在另一個電極上析出的氣體在標準狀況下的體積是（）.

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

錯解?C

錯因?計算過程中只考慮到根據離子放電順序來計算，忽視了Cl-不足量這個隱含條件.

解析?電化學計算的主要依據是電子轉移守恒，求解時要正確分析原電池原理或電解原理，挖掘題設中的隱含條件，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.根據電子守恒轉移，陽極應提供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電子時生成0.05molO2，前后共生成氣體0.25mol.在標準狀況下的體積為5.6L，正確答案為B.

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

參考文獻：

[1]盛錫銘.電化學典型錯例剖析[J].中學生理科應試（高中），2012（10）：56-57.

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

[責任編輯：季春陽]