全國卷新課標信息背景下電極分析

1、全國卷新課標信息背景下電極分析及書寫全國卷新課標化學(xué)試題中關(guān)于電化學(xué)的考查力度較大，所占分值較高，以信息為載體的新型化學(xué)電源作為命題的熱點，通過對信息的提取和整合”重點考查電化學(xué)原理及應(yīng)用，體現(xiàn)化學(xué)由理論題”向?qū)嵱妙}”過渡的特點，因此在一輪和二輪復(fù)習(xí)備考中應(yīng)重點關(guān)注典型的原電池及電解池的分析，同時要重視信息的提取、加工及整合等訓(xùn)練。1 .全國卷新課標化學(xué)命題新特征從學(xué)科知識產(chǎn)生和實踐特征而言，化學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)，滲透著廣泛的信息認識、評估、處理、應(yīng)用等富含信息”的自然學(xué)科?？v觀近五年的全國卷新課標化學(xué)高考命題，信息提取和整合”滲透于各類試題中，而以原電池和電解池基本結(jié)構(gòu)和原理為中心的電化學(xué)

2、命題中更加如此。對比研究全國化學(xué)新課標中的電化學(xué)試題可知，命題者對考生信息提取和整合”能力提出了很高的要求，要求考生在學(xué)習(xí)、備考過程，做到以下幾點：有獲取新信息的意愿，能主動查找、探究新信息；有基本的化學(xué)學(xué)習(xí)能力和方法，能正確評估所獲得的化學(xué)信息；可靈活支配信息，選擇信息及拒絕信息；能有效利用化學(xué)信息、正確表達個人思想和觀念；面對各種情境，能運用各類化學(xué)信息和方法技能解決問題，有較強的創(chuàng)造性加工意識。綜合分析，在電化學(xué)知識模塊考查層次上，全國新課標化學(xué)命題對考生學(xué)習(xí)和備考能力提出的要求就是提取信息，評估信息，整合信息，創(chuàng)造產(chǎn)物2 .全國卷新課標近五年關(guān)于電化學(xué)的考核重點通過對比2012年至20

3、16年全國新課標卷的分析研究可以看出，電化學(xué)基礎(chǔ)這部分內(nèi)容重點考查的原電池及電解池的基本結(jié)構(gòu)和原理及其應(yīng)用、新型化學(xué)電池及電解池電極反應(yīng)方程式的分析和書寫等。從命題形式上，涉及到原電池知識的試題多為選擇題，而涉及到電解池的試題多是以綜合題形式出現(xiàn)，常與化學(xué)平衡、電解質(zhì)溶液等化學(xué)反應(yīng)原理相結(jié)合考查。從命題素材上看，命題者都會結(jié)合社會上原電池或電解池的研發(fā)或應(yīng)用等熱點，提供包括裝置圖、文字描述、圖文描述等新穎的精簡的信息，圍繞電化學(xué)的基本原理進行設(shè)問，有些問題還滲透著創(chuàng)造性色彩，考查考生的信息提取和整合能力。表1:歷年國家命題課標卷考察情況全面分析年份題序題型考點明細命題特征分值2016年I卷11

4、選擇題電解池原理及其應(yīng)用、電極方程式書寫、離子移動力向判斷、電解質(zhì)溶液酸堿性變化、生成O2的物質(zhì)的量等。單獨命題62016年II卷11選擇題Mg-AgCl電池中電極方程式書寫、離子移動方向判斷等。單獨命題62016年III卷11選擇題鋅-空氣燃料電池中電極方程式書寫、離子移動方向判斷、電解質(zhì)溶液的酸堿性變化、消耗氧氣的體積等。單獨命題62015年I卷11選擇題原電池工作原理、電極反應(yīng)式書寫等。單獨命題62015年II卷26非選擇題原電池、Ksp計算一級物質(zhì)的分離與提純。綜合命題142014年I卷27非選擇題四室電滲析法”制備次磷酸的電極反應(yīng)式、分綜合命題15析形成次磷酸的原因、溶液酸堿性判斷、

5、氧化還原反應(yīng)、電離方程式書寫等。2014年II卷12選擇題水溶液中鋰離子電池的電極判斷、電解質(zhì)溶液中離子流向以及電池充電時電池反應(yīng)式正誤判斷。單獨命題62013年I卷10選擇題利用原電池工作原理進行銀器的處理單獨命題62013年II卷11選擇題“ZEBRA電池的正極反應(yīng)式的書寫、陽離子流向和電池反應(yīng)產(chǎn)物的判斷。單獨命題62012年I卷26非選擇題堿性高鐵酸鉀一鋅電池的正極反應(yīng)式、電池總反應(yīng)的離子方程式的書寫等。綜合命題14應(yīng)用電化學(xué)知識或相關(guān)原理解釋或解決生產(chǎn)、生活中一些常見問題是化學(xué)的價值所在，因此有關(guān)電解原理應(yīng)用是高考命題的熱點?？疾閮?nèi)容多為結(jié)合最新的研究成果，如利用新型電池考查原電池工作

6、原理或解釋一些生活中化學(xué)問題，以及利用電解池工作原理進行廢棄物處理，如利用尾氣SO2制取硫酸、海水淡化、廢水處理等。預(yù)測在今后的高考命題中命題者還會繼續(xù)以電話與生活聯(lián)系密切的素材考查該考點。復(fù)習(xí)時需加深對電解原理的理解，同時能將信息歸納、遷移、掌握靈活處理問題的方法和技巧。原電池工作原理的考查是高考命題的重點，一般涉及到考點有以下幾點：電解質(zhì)溶液中的離子移動方向，正負極的判斷、電池（或電極）反應(yīng)類型及方程式的正誤判斷等。解答時只需要抓住原電池的構(gòu)成條件和工作原理，包括以下幾點：還原劑在負極端加入，在負極發(fā)生氧化反應(yīng)，氧化劑在正極端加入，在正極發(fā)生還原反應(yīng)；在外電路上電子由負極流向正極，電解質(zhì)溶

7、液中只有離子定向移動，即陰離子向負極遷移，陽離子向正極遷移等。圖1原電池及電解池的基本結(jié)構(gòu)表2原電池及電解池的基本原理電極反應(yīng)電極反應(yīng)類型電子流向離子流向原電池Zn():Zn2e=Zn2+失電子T氧化反應(yīng)負極T正極負離子T負極Cu(+)：Cu2+2e=Cu得電子T還原反應(yīng)止離子T正極電解池C(陽極):2Cl2e=Cl2失電子T氧化反應(yīng)陽極T正極負極T陰極陽離子T陰極|C(陰極):2Cl2e=Cl2得電子T還原反應(yīng)陰離子T陽極有關(guān)電解池的命題基本都在綜合題中出現(xiàn)，結(jié)合具體的情景信息進行考查。無論信息多么新穎或復(fù)雜，命題者始終圍繞電解池幾個重要的原理進行設(shè)問：同原電池正極相連的是陽極板，還原劑在陽

8、極板失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，得到氧化產(chǎn)物，而同原電池負極相連的是陰極板，氧化劑在陰極板上獲得電子發(fā)生還2 / 4原反應(yīng)，得到還原產(chǎn)物；外電路電子定向遷移形成電流，電子由陽極流向正極，由負極流向陰極；內(nèi)電路離子定向遷移形成電流，陽離子向陰極遷移，陰離子向陽極遷移。3 .綜合信息背景下電極分析和書寫電極反應(yīng)方程式的書寫是高考命題的熱點，涉及到的電池多為新型電池，因其新穎度和靈活性強備受高考命題者青睞，新型電池電極反應(yīng)也同樣遵循原電池工作原理，因此書寫電極反應(yīng)式時首先列出反應(yīng)物和該反應(yīng)物得失電子后生成的直接產(chǎn)物，并標出得失電子的數(shù)目，然后分析介質(zhì)中是否有與該直接產(chǎn)物反應(yīng)的微粒，如有則寫出穩(wěn)定產(chǎn)物，該

9、穩(wěn)定產(chǎn)物即為最終的產(chǎn)物；最后根據(jù)電子守恒、電荷守恒和原子守恒配平電極反應(yīng)式。以右圖 2為例，進行逐步解析。1.原電池電極分析和書寫第一步：閱讀信息（文本、圖樣、裝置等），提取信息點，從圖 2中可以獲得的信息有信息點有原電池信息、反應(yīng)物及產(chǎn)物信息、結(jié)構(gòu)信 息、離子遷移信息等。第二部：分析題設(shè)及信息，結(jié)合已知條件評估關(guān)鍵信息，如溫度范 圍、左側(cè)正極端、右側(cè)負極端、H+定向遷移方向等。第三步：結(jié)合問題，整合關(guān)鍵信息，做出精確的判定。圖2微生物電池示意圖質(zhì)子交換膜C微生物C6H12O6疏松，能導(dǎo)電圖4電解飽和食鹽水口卜心極表3電極分析及電極現(xiàn)象電極電極反應(yīng)反應(yīng)類型電極現(xiàn)象負極C6H12O6-24e+6

10、H2O=6CO2+24H+氧化反應(yīng)負極區(qū)溶液pH下降正極O2+4e+4H+=2H2O還原反應(yīng)正極區(qū)溶液pH下降因此，信息背景下的電極反應(yīng)方程式的創(chuàng)造的基本思維，以下圖3為例分析。 依據(jù)整合的關(guān)鍵信息點，提取反應(yīng)物和產(chǎn)物；反應(yīng)物：Fe和NO3一；產(chǎn)物：NH4+；電解質(zhì)：pH=2.5水體。 對比反應(yīng)物和產(chǎn)物，確定變價元素和電子轉(zhuǎn)移數(shù)；負極反應(yīng)：3Fe8etFe3O4;正極反應(yīng)：NO3+8eNH4+。 依據(jù)電荷守恒，選擇合適的離子，調(diào)整電荷；負極反應(yīng)：3Fe8etFe3O4+8H+;正極反應(yīng)：NO3+8e+10HtNH4。 依據(jù)質(zhì)量守恒定律，調(diào)整合適的物質(zhì)，調(diào)整原子守恒。負極反應(yīng)：3Fe8e+4H2

11、O=Fe3O4+8H+正極反應(yīng)：NO3+8e+10H+=NH4+3H2O,表層水溶液pH增加。2 .電解池電極分析和書寫，以電解飽和食鹽水為例，如下圖4。第一步：分析電解液中離子種類；陽離子：Na、Cl;陰離子：H、OH。第二步：電場作用下分析離子遷移方向；Na+、H+向陰極遷移；OH、C向陽極遷移。3/4第三步：比較離子放電能力；氧化性：H+>Na+；還原性：Cl>OHo第四步：分析書寫電極方程式；陽極：2C一2e-=Cl2,黃綠色氣體放出；陰極：2H2。+2e=H2+2OH,無色氣體放出。3 .特定語言背景下電極分析及書寫這種題型一般都具有典型的社會化，是電解原理在生活的具體應(yīng)

12、用，因此要提取關(guān)鍵信息點(目的)，結(jié)合電解原理進行分析。如：工業(yè)廢水中含有Cr2O72和CrO42一,危害極大，可以采用電解法處理。用Fe做電極電解0口。72的酸性廢水。在陰極區(qū)溶液pH值增加，產(chǎn)生Cr(OH)3沉淀。請寫出陽極和陰極區(qū)域反應(yīng)方程式。關(guān)鍵信息點就是，利用Fe做電極，陽極Fe失去電子產(chǎn)生還原性很強的Fe2+,即陽極反應(yīng)：Fe-2e=Fe2+,在陽極附近溶液中，把Cr2O72還原成Cr3+,即6Fe2+Cr2。72一+14H+=2Cr3+6Fe3+7H2O,Cr3+和Fe3+向陰極區(qū)遷移，陰極反應(yīng)：2H+2e=H2，溶液pH增加，Cr3+和Fe3+通過水解轉(zhuǎn)化為Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀，從而達到廢水凈化處理。圖5電解法制備如：下圖5實驗室用NH4C1、鹽酸、NaClO2(亞氯酸鈉)為原料，通過以下過程制備C1O2,請分析電解時陽極反應(yīng)方程式。結(jié)合實驗?zāi)康暮土鞒虉D信息，可以得出電解反應(yīng)物有鹽酸和NH4C1,產(chǎn)物是H2和NCl,再比較元素化合價變化情況，得出陽極反應(yīng)物是NH4+,產(chǎn)物是NCl3,因此寫出陽極反應(yīng)的離子方程式為：NH4+-6e+3Cl=NCl3+4H+。四.電化學(xué)備考復(fù)習(xí)建議無論是原電池考核，還是電解池考查，無論信息多么新穎，多么復(fù)雜，其考核的重點還是始終圍繞電化學(xué)的基本結(jié)構(gòu)和原理，在電化學(xué)復(fù)習(xí)中，抓住重點復(fù)習(xí)，