廖旭杲

在解读教材过程中，作为教师需要理解教材一些简洁文字背后往往有诸多内涵;在解析一些考题时也应明白题面背后的深意，如此，方能居高临下，深入浅出地准确理解，兹举数据说明之。

例1 （2018年11月浙江省学（选）考试题13）最近，科学家研发了“全氢电池”，其工作原理如图1所示。下列说法不正确的是（）。

A.右边吸附层中发生了还原反应

B.负极的电极反应是H，-2e-+2OH-=2H2O

C.电池的总反应是2H2+O2=2H2O

D.电解质溶液中Na向右移动，ClO2向左移动

解析 近年来全国各地的高考试题中，考查电化学的试题无一例外地全是信息题，其情境素材往往是较新的科研成果，让学生来体会化学的价值。

此题中的原电池，因负极H2参与反应，正极有H，生成，故名“全氢电池”。原电池是把化学能转变成电能的装置，“全氢电池“是把什么样的化学能转变成电能的呢？这需要从电极反应式和电池反应式中寻找答案。

负极：H2吸附层（并不断通H2）并处于“NaOH（aq）+NaCl0。（aq）”的碱性环境，负极发生的电极反应为：

H2-2e-+2OH-（aq）=2H2O

正极：吸附层（产生的H2可以不断放出）处于“HClO，（aq）+NaClO，（aq）”的酸性环境，正极发生的电极反应为：

2H+2e-（aq）=H2

电池总反应为：

H（aq）+OH-（aq）==H2O（l）

所以该电池的能量来源是中和反应的中和热：

H（aq）+OH-（aq）==H20（I），△H==57.3kJ· mol

OH-来源于负极区的NaOH，H+来源于正极区的HClO.，负极区和正极区之所以用离子交换膜分隔，是因为可以减少

H（aq）+OH-（aq）=H2O（1）

反应的直接发生，因负极区OH”参与电极反应，导致c（Na）增多，自动扩散到正极区，同时因正极区H参与电极反应，导致c（ClO;）增大，自动扩散到负极区。而NaClO4的作用是增强溶液导电性，因其NaClO，在水中溶解度特别大。综上，原电池总反应不一定是氧化还原反应，原电池电极反应则一定是氧化与还原反应。

答案：C

例2 （2018年11月浙江省学（选）考试题30）高铁酸钾（K，FeO4）可用作水处理剂。某同学通过“化学—电解法”探究K，FeO，的合成，其原理如图2所示。接通电源，调节电压，将一定量Cl2通人KOH溶液，然后滴入含Fe+的溶液，控制温度，可制得K，FeO。

（1）请写出“化学法”得到FeO2-的离子方程式_______。

（2）请写出阳极的电极反应式（含FeO2-）_____。

解析 所谓“化学一电解法”是指可用“直接化学反应法”和“电化学法”两种方法得到K，FeO。在阴极区，电极反应为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-;在阳极区，Cl2通人前的电极反应为：4OH--4e-==2H2O+O2。

随着Cl2通入，待溶液出现微黄色，其中发生化学反应：

Cl+2KOH==KClO+KCl+H2O

此时溶液显碱性具有强氧化性，当在溶液中加人含Fe+的溶液时，溶液中ClO～直接氧化Fe（II）得到K2FeO4，此乃“化学法”：

2Fe++3ClO～+10OH-=

2FeO2-+3Cl～+5H2O

或2Fe（OH）+3ClO～+4OH-=

2FeO2-+3Cl～+5H2O

同时，Cl“又可在阳极失电子实现循环：2Cl～-2e==Cl2

Cl2+2OH=ClO～+Cl～+H2O

生成ClO～可再氧化Fe（I）、实现再循环（如图3所示）。其中OH-部分来自阴极电极反应2H20+2e==H2+2OH-的补充，OH-可通过盐桥移向阳极。

“化学法”得到K，FeO，的理论依据是：在碱性环境下，ClO-氧化性大于FeO子-，使“化学法”（ClO～直接氧化Fe（I））得到K，FeO，的条件得以成立。

FeO2-+3e-+4H，0-Fe（OH）+5OH-φ°（FeO2-/Fe（OH），）=0.72V

ClO”+2e-+H，0==CI～+2OH-

φ°（ClO/C1～）=0.8895V

在堿性环境下，同时有CI～存在时，阳极Fe（I）能否（或先于CI”或与CI同时）失去电子被氧化得FeO2～？

OH-在石墨电极上放电生成O2，超电势（除与气体种类有关外，还与电流密度等相关）约1.1V，而CI：在石墨电极上放电生成Cl，超电势约0.1V。所以反应实际电动势：φ°（Cl：/Cl-）≈1.458V，φ°（O2/OH-）≈1.5V，所以CI～优于OH-在阳极上放电。但Fe（II）的还原性大于CI～，所以才有“电解法”制K，FeO，成立。只有当Fe（II）失去电子发生氧化反应得到FeO？～的浓度达到一定值时，C1～才能在阳极同时失去电子。

综上，在碱性环境下，Fe（Il）在阳极失去电子能力远大于CI～，电解法（电化学法）得到K2FeO，条件完全满足，阳极发生的电极反应为：

Fe+-3e-+8OH==2FeO2-+4H20

或Fe（OH）;-3e-+5OH-=2FeO2-+4H20

可能还有部分学生有疑问：阳极附近的Fe（I）被消耗后，是什么力促使Fe（）进一步移向阳极发生氧化反应？原因有二：一是随着阳极电极反应消耗Fe+阳极附近c（Fe+）降低，外围的Fe+可进一步扩散至阳极，即Fe+离子可因为是浓度高低产生的扩散力作用而移向阳极。二是在强碱性环境中，Fe（OH），胶粒因吸附带负电，在电场力的作用下移向阳极。

答案：

（1）2Fe3++3ClO～+10OH-=2FeO2-+3Cl～+5H2O

或2Fe（OH）+3ClO～+4OH=2FeO2-+3Cl～+5H2O

（2）Fe+-3e-+8OH-=2FeO2-+4H2O或Fe（OH）。-3e-+5OH--2FeO2-+4H2O

例3 （2017 年北京理综题28，有改编）某小细在验证斥应

Fe+2Ag==Fe++2Ag

的实验中检测到Fe+发现和探究过程如下。

向硝酸酸化的0.05 mol·L-1硝酸银溶液（pH≈2）中加人过量铁粉，搅拌后静置，烧杯底部有黑色固体，烧杯中的无色上清液能检验出Fe3+。

（1）检验产物

①取出少量黑色固体，洗涤后，_______（填操作和现象），证明黑色固体中含有Ag。

②取上层清液，滴加K，【Fe（CN）6】溶液，产生蓝色沉淀，说明溶液中含有_______

（2）针对“溶液呈黄色”，甲认为溶液中有Fe+乙认为铁粉过量时不可能有Fe+乙依据的原理是_______（用离子方程式表示）。针对两种观点继续实验：

①取上层清液，滴加KSCN溶液，溶液变红，证实了甲的猜测。同时发现有白色沉淀产生，且溶液颜色深浅、沉淀量多少与取样时间有关，对比实验记录如下：

（资料：Ag与SCN-生成白色沉淀AgSCN）②对Fe+产生的原因作出如下假设：

假设a：可能是铁粉表面有氧化层，能产生Fe

假设b：空气中存在O2，由于_______（用离子方程式表示），可产生Fe+;

假设c：酸性溶液中NOz具有氧化性，可产生Fet;

假设d：根据现象，判断溶液中存在Ag，可产生Fe。

③下列实验I可证实假设a、b、c不是产生Fe+的主要原因。实验II可证实假设d成立。

实验I：向硝酸酸化的_______溶液（pH≈2）中加入过量铁粉，搅拌后静置，不同时间取上层清液滴加KSCN溶液，3min时溶液呈浅红色，30min后溶液几乎无色。

实验II：装置如图4。其中甲溶液是_______，操作及现象是_______

（3）根据实验现象，结合离子方程式推测实验i～i中Fe+浓度变化的原因：_____。

解析 （1）反应

Fe+2Ag==Fe2++2Ag

有两种产物：Ag和Fe？+需分别检验：

①黑色固体中肯定有过量的铁粉，此外还有置换出来的Ag，要证明其中有Ag，方法有二：

（i）将Ag转化为Ag，利用CI-来检验其中的Ag：加硝酸加热溶解固体，再滴加稀盐酸，产生白色沉淀，证明黑色固体中含有Ag。

（ii）将铁溶解，若还有固体剩余必为Ag：加足量稀盐酸，使固体充分溶解，仍有不溶物，证明黑色固体中含有Ag。

②可采用赤血盐K，【Fe（CN）。】（铁氰化钾）来检验Fe2+：

K+【Fe（CN）。】一+Fe=

KFe【Fe（CN）。】↓（蓝色沉淀）

（2）乙认为铁粉过量时不可能有Fe+是因为这两者不能共存：

2Fe3++Fe==3Fe+

此反应属于热力学进行得很彻底的反应，查表知：φ°（Fe/Fe2+）=0.771V，φ°（Fe2+/Fe）==0.440V，lgKθ=nE9/0.0591=2x1.211/0.0591=41，标准平衡常数很大K°=1041。

其实，Fe？+在水溶液中以水合铁离子的形式存在，如【Fe（H20）6】3+呈淡紫色，几乎无色;但一般地含Fe+溶液呈黄色，是因为【Fe（H20）。】”发生水解反应而显黄色：【Fe（H20）。】+（几乎无色）+nH，0【Fe（OH）。（H20）6-】3-“（黄色）+nH2O（n=0～6），如pH=2～3时，Fe+水解成Fe（OH）（H20）弓，Fe（OH）（H20）ζ呈黄色，随着pH的升高，Fe+水解生成更复杂的单核羟基配合物或进一步聚合成多核羟基配合物，所以Fe+水解后，不能再用中（Fe/Fe2）来解释了，其正极电极电势大幅降低，所以不能氧化过量的铁粉了。

题示对比实验却证实反应后确有Fe+产生，基于中学生的认识水平，命题人给出了4种假设，继续设计实验探究成因：原溶液是AgNO，溶液，基于控制单一变量的原则，仍然选用硝酸盐溶液作对照，如NaNO，、KNO，等，溶液浓度仍然保持在0.05 mol·L-1，现象对比鲜明：

原实验现象：3min时溶液呈红色，30min时溶液红色较3min时加深。

对照实验现象：3min时溶液呈浅红色，30min后溶液几乎无色。

两者对照：原实验30min时为什么会有较多的Fe存在？不难发现其原因不是因为铁粉表面有氧化层被HNO，溶解的原因（假设a），也不是溶解氧氧化Fe+的原因（假设b），也不是NO，在H存在下氧化Fe2+的原因（假设c），因为这三种因素原实验和对照实验里均存在，而原实验30min时有较多的Fe+只能是Ag的缘故。为此，命题人引导学生继续设计实验来证实。

注意明确实验II的目的是通过原电池反应来证实是Ag°氧化Fe2为Fe，发生的原电池反应应为：

Ag+Fe==Ag+Fe

正极反应式为：Ag+e-=Ag，负极反应式应为：Fe2-e-==Fe+所以甲溶液应选用亚铁盐，可用FeSO.溶液，为避免影響Fe+发生氧化反应，亚铁盐的阴离子不宜用NO3或CI～。为检验原电池反应后有Fe，相应的操作及现象是：分别取电池工作前与工作一段时间后左侧烧杯中溶液，同时滴加KSCN溶液，后者红色更深。

（3）综合以上分析，结合实验现象不难发现实验i～iii中Fe+浓度变化的原因：3min时，反应

Fe+2Ag==Fe2+2Ag

进行中，还有较多Ag剩余，所以滴加KSCN溶液，产生较多的AgSCN白色沉淀，同时由于c（Ag）仍然较大，继续氧化Fe为Fe+：FeAB+Fe2，所以可见溶液呈红色。随着时间的推移，c（Ag）下降，所以30min时，白色沉淀AgSCN减少，但累积的Fe+较多，所以红色加深。继续反应到120min时，c（Ag）继续下降，白色沉淀AgSCN进一步减少，在此过程中由于c（Fe2）增大，c（Ag）减小，量的积累导致质的飞跃，Fe+的氧化性超过Ag，此时Fe+开始氧化Fe：

2Fe++Fe==3Fe2

所以导致120min时c（Fe3+）比30min时少，红色变浅。

答案：（1）①加硝酸加热溶解固体，再滴加稀盐酸，产生白色沉淀②Fe+

（2）Fe+2Fe==3Fe2

②4Fe2++O2+4H==4Fe++2H2O加入KSCN溶液后产生白色沉淀

③0.05 mol·L-1NaNO3溶液FeSO，溶液分别取电池工作前与工作一段时间后左侧烧杯中溶液，同時滴加KSCN溶液，后者红色更深

（3）溶液中存在反应：

①Fe+2Ag==Fe2++2Ag

②Ag°+Fe2==Ag+Fe+

③Fe+2Fe==3Fe2+

反应开始时，c（Ag）大，以反应①、②为主，c（Fe）增大。约30min后，c（Ag）小，以反应③为主，c（Fe2）减小。

解读文本时，有时会碰到教材在编写某些比较复杂的化学知识时往往采取模糊性表达，身为教师，此时不应将认识停留在教材显浅的表观水平，不能仅满足于理解上的模糊性，应对知识的来龙去脉做到心中有数，在准确、深刻地理解知识基础上恰当的把握教学过程。

讲解试题时，经常发现命题专家对某些特殊的化学知识，也常采取模糊表达进行描述，言简意赅。在研究这些试题时教师不能对这些知识的背景“视而不究”，忽视对其“异常性”、“合理性”、“科学性”的拷问，而应以此为线索，探究知识的“来龙去脉”。当然具体教学过程中应视学情而定，也不能以“澄清知识”为由而超越课程标准和教材，一味“拔高”要求，加深难度，加大容量，从而影响学生的学习积极性和实际接受能力，适合的才县最好的。