许银星

【摘 要】文章从原电池和电解池装置的判断方法、电化学装置中电极反应以及总反应书写的技巧、电化学装置中离子移动方向问题、相关的计算问题等方面探讨了如何进行电化学的复习。

【关键词】电化学 复习 装置类型判断 电极反应 计算

电化学知识在高考中占有比较重要的地位，多次出现在选择题中，还有几年单独作为一道大题出现。很多学生对这部分内容掌握得不好，失分严重。失分的原因主要有这几个方面：装置类型判断错误；电极名称判断错误；装置的电极反应及总反应书写错误；离子移动方向判断错误；相关计算的错误。对此，教师在复习中可采用既综合又分类的方法，逐一解决上述问题。

一、装置类型判断

判断一个装置是电解池还是原电池，最基本的方法就是：有电源的是电解池，无电源的是原电池。而这部分较难的是两种装置混合后的判断。如下题。

如上图所示的装置中，当线路接通时，发现M（用石蕊试液浸润过的滤纸）a端显蓝色，b端显红色，且知甲中电极材料是锌、银，乙中电极材料是铂、铜，且乙中两电极不发生变化。回答：甲、乙分别是什么装置？

分析：该题的解题要点在于，因为无外接的电源，所以该装置应是自带电源的电解装置。那究竟是哪一个装置作为电源？根据所学知识，原电池反应能自发进行，而电解池不能自发进行。滤纸部分两边同时出现酸碱性，此现象只有电解池可以做到，所以应考虑甲、乙两池中有一个作为原电池。甲装置中的锌可与CuSO4溶液反应，而乙装置的铂、铜都不能与稀H2SO4反应，所以甲应该属于原电池装置，乙为电解池装置。

二、电极名称判断

要熟悉原电池和电解池反应，就要牢记“原电池中正级得电子，负极失电子”，电解池中“阴级得电子，阳极失电子”以及得失电子后引起的化合价变化。也可将两者结合记忆。因为原电池的正极连接的是电解池的阳极，负极连接的是电解池的阴极，相互连接的电级得失电子情况刚好相反。除此之外，熟记一些一般规律。例如，有金属单质参与反应的原电池，金属单质一定是负极；电极质量减小，应为原电池的负极或电解池的阳极；电极质量增加，应为原电池的负极或电解池的阴极；原电池中有气体生成的为正极；电解池中能使酚酞变红的应为阴极，能使石蕊变红的为阳极等。

三、电极反应及总反应的书写问题

这是电化学的重点也是难点。在能正确判断出装置类型后，如何让学生准确写出这些反应就显得非常重要。很多基础较好的学生容易把两种装置的反应相互混淆。为了解决这一问题，首先应让学生树立自发进行和非自发进行的观念。

电解池是有外加的电源，不能自发进行，所以严格按照如下规律反应：

阳极：金属电极﹥S2-﹥I-﹥Br-﹥Cl-﹥OH-，阴极：Ag+﹥Fe3+﹥Hg2+﹥Cu2+﹥H+

因为溶液中一般有水（熔融状态除外），因此排在OH-和H+后面的离子可以忽略不计。在书写电极反应时，除了金属电极失去电子生成金属离子，Fe3+得到电子生成 Fe2+外，其他电极反应都生成单质。这样记忆能准确写出电极反应，同时还能顺便记住得失电子情况。而其总反应的书写，只需要去看是只有电解质溶液反应，或者是电解质与水共同反应，或者仅有水参与反应即可。可以让学生分别对比CuCl2、CuSO4和K2SO4的电极反应及总反应情况。

原电池的电极反应书写则较为复杂，首先判断原电池的反应类型，然后再逐步写出电极反应或总反应。

原电池是能自发进行的反应，在进行反应时一般有如下三种类型。

1.负极与电解质溶液反应（如：锌、铜与稀盐酸的原电池，钢铁的析氢腐蚀等）。有盐桥的反应一般也是该类型的原电池，可以根据哪种金属可以与其中的电解质溶液反应很快确定总反应和正负两级。

2.负极与空气中的氧气反应（如：钢铁的吸氧腐蚀等，同时对比析氢腐蚀，分析两类反应的先后顺序）。

3.燃料电池：两级的气体或材料一起反应（如：氢氧燃料电池、铅蓄电池等）。

当学生通过上述方法准确了解了原电池的反应原理之后，根据以下规律即可快速写出原电池的总反应和电极反应。

1.对于大多数的原电池，可以先写出总反应及负极反应。因为原电池为自发进行的装置，所以装置中所发生的总反应与我们在元素及其化合物部分所学习的反应是一样的。而负极一般是金属失去电子变成金属离子，这时要通过我们所知的该反应的离子方程式来明确离子最后以什么形式存在，然后在方程式的两边分别补上H+、OH-或H2O。如Al-Mg-NaOH的原电池，我们知道Al为负极，而总反应是我们学习过的，即2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑，因此负极可以初步认为是Al-3e=Al3+，但是这并不是Al元素最终存在的形式，它最终以AlO2-的形式存在于溶液中。所以我们可以根据题目条件在电极反应式的左边补上OH-，右边补上H2O，得到正确的电极反应Al-3e+4OH-=AlO2-+2H2O。对于燃料电池，这个方法一样适用，如锌锰干电池总反应为：Zn+2MnO2+2H2O=2MnO（OH）+Zn（OH）2，按照刚才的方法，很容易得出负极反应式为：Zn+2OH-2e-=Zn（OH）2。寫出总反应与负极反应后，用总反应减负极反应即可得正极反应式。

2.对于有氧气参与的电化学腐蚀或燃料电池，我们都可以优先写出作为正极的氧气所发生的反应。氧气在不同条件下所发生的电极反应分别为：碱性条件：O2+2H2O+4e-=4OH-；酸性条件：O2+4H++4e-=2H2O；固体介质中：O2+4e-=2O2-。因为燃料电池的总反应就是物质的燃烧（若在碱性条件下有CO2生成，则需加上OH-后将CO2变成CO32-）。如甲烷的燃料电池，酸性条件下的总反应为：CH4+2O2=CO2+2H2O，碱性条件下：CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O，用总反应减去有O2参与的正极反应，很快就可得负极反应。

3.对于由离子反应组成的原电池，可以根据得失电子的规律得出正负极反应。如2Fe3++2I-=2Fe2++I2的原电池反应，由于Fe3+得电子变成Fe2+，因此这个原电池的正极反应为2Fe3++2e=2Fe2+；I-失去电子变成I2，因此负极反应为2I--2e=I2。

四、离子移动方向的判断

这部分内容其实比较简单，在原电池中阳离子（带正电）移向正极，阴离子（带负电）移向负极，简称“正的移向正的，负的移向负的”。这个规律对有盐桥的原电池一样适用，反应过程中盐桥中的离子按照这个规律移向两边装置；电解池则刚好相反。

五、电化学的相关计算

这部分的计算，主要遵循的规律是得失电子守恒，包括两级的得失电子守恒和串联装置中的得失电子守恒。如下题。

常温下电解200 mL一定浓度的NaCl和CuSO4混合溶液，理论上两极所得气体的体积随时间变化的关系如下图中曲线Ⅰ和Ⅱ所示（气体体积已换算成标准状况下的体积）。根据图中信息计算原混合溶液中NaCl和CuSO4的物质的量浓度。

解析：混合溶液中阳离子有Na+、Cu2+、H+，放电顺序为Cu2+﹥H+﹥Na+，阴离子有Cl-、SO42-、OH-，放电顺序为Cl-﹥OH-﹥SO42-，故阳极先2Cl--2e-=Cl2↑，再4OH--4e-=2H2O+O2↑。阴极先Cu2+2e-=Cu，再2H++2e-=H2↑，故n（NaCl）=2n（Cl2）=0.02mol，则c（NaCl）=0.1mol/L。阳极得到336 mL气体中，含0.01molCl2和0.005molO2。转移电子的物质的量：0.01 mol×2+0.005mol×4=0.04mol。此过程中阴极刚好全部析出铜：n（CuSO4）=n（Cu）==0.02mol，则c（CuSO4）==0.1mol/L。

在电化学的计算中，还有一个内容学生觉得比较难，就是电解后溶液中PH的计算。其实只要记住：消耗H+，溶液显碱性，反应后溶液中n（OH-）等于被消耗的n（H+），消耗OH-，溶液显酸性，反应后溶液中n（H+）等于被消耗的n（OH-）。

只要能熟练应用这些规律，在解决电化学的题目时应该不会遇到太大问题。