论文部分内容阅读
摘要：电化学知识历来是高考的必考内容。主要考查原电池及电解池的工作原理、金属的电化学腐蚀等知识，涉及的主要考点有：原电池正负极的判断、电极反应式的书写、电解质溶液中离子移动方向的判断、外电路中电子的移动方向等。
关键词：电化学；高考；书写
从考查形式上看，电化学知识的命题形式比较灵活，既有选择题又有非选择题。从考查内容上看，对原电池工作原理的考查比对电解池工作原理的考查要多。无论是考查原电池还是电解池，新课标全国卷在命题时一般会给出两极反应物或电极材料，在装置中有交换膜，从而考查电极反应式的书写、电子或离子的移动方向等。而学生在书写电极反应式尤其是燃料电池的电极反应式时容易出错，下面就燃料电池电极反应式的书写方法做一归纳总结。
一、 一般电极反应式的书写
一般电极反应式的书写有三步：
1. 列物质，标得失。先确定原电池的正负极（正、负极均为惰性电极，电极均不参与反应），列出参加反应的微粒，并标出得失电子数。
2. 看环境，配守恒。在电解质溶液的环境中要生成稳定的电极产物，即H 、OH-、H2O等是否参加反应遵守电荷守恒、质量守恒、电子守恒。
3. 两式加，验总式。
二、 燃料电池电极反应式的书写
电极：惰性电极。
燃料：包含H2、CO、烃（如CH4、C2H6）、醇（如C2H5OH）等。
电解质：①酸性电解质溶液，如H2SO4溶液；②碱性电解质溶液，如NaOH溶液；③熔融氧化物，如Y2O3；④熔融碳酸盐，如K2CO3等。
方法一：第一步，写出电池总反应式。
第二步，写出电池的正极反应式。根据燃料电池的特点，一般在正极上发生还原反应的物质都是O2，随着电解质溶液的不同，其电极反应式有所不同。
（1）酸性电解质：O2 4H 4e-2H2O。
（2）碱性电解质：O2 2H2O 4e-4OH-。
（3）固体电解质（高温下能传导O2-）：O2 4e-2O2-。
（4）熔融碳酸盐（如：K2CO3）：O2 2CO2 4e-2CO32-。
第三步，电池的总反应式-电池正极反应式=电池负极反应式。
例1某汽车尾气分析仪以燃料电池为工作原理测定CO的浓度，其装置如图所示，该电池中电解质为氧化钇氧化钠，其中O2-可以在固体介质NASICON中自由移动。下列关于该电池的说法正确的是（）
A. 该电池工作时电极a应该作正极
B. 电池工作时电流由电极a通过传感器流向电极b
C. 传感器中通过的电流越大，尾气中CO的含量越高
D. 负极的反应式为CO O2 2e-CO2
解析：由图可知，通入CO的一极为负极，通入O2的一极为正极，故而A项不正确；原电池中电子从负极流向正极，而电流的方向和电子的方向相反，即电流由电极b通過传感器流向电极a，B项错误；负极消耗CO，则电流越大，传感器中通过的电子就越多，消耗的CO就越多，尾气中CO的含量就越高，C项正确；O2可以在固体介质中自由移动，则正极的电极反应式为O2 4e2O2-，总反应式为：2CO O22CO2，故负极反应式=总反应式-正极反应式，即为CO O2-2e-CO2，故而D项不正确。
方法二：以CH4的KOH空气燃料电池为例。首先分析反应中的氧化剂、还原剂、还原产物、氧化产物（对含碳燃料而言，若是碱性介质，则氧化产物为CO2-3，若是酸性介质，则氧化产物为CO2），写出还原剂-ne-→氧化产物、氧化剂 ne-→还原产物；根据化合价变化，计算出得失电子的数目，如CH4-8e-→CO2-3。
例2以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如图所示，关于该电池的叙述正确的是（）
A. 电池肯定能够在高温下工作
B. 放电过程中，H 从负极区向正极区迁移
C. 放电过程中，H 从正极区向负极区迁移
D. 在电池反应中，每消耗1mol 氧气，理论上能生成标准状况下CO2气体
解析：微生物在高温下会失去活性，A项错误；放电过程中，阳离子从负极向正极迁移，故而B项对，C项错误；正极的电极反应式为O2 4H 4e2H2O，则有C6H12O6～6 O2～6CO2～24e-，每消耗1mol 氧气，理论上生成标准状况下CO222.4L，D项错误。
三、 总结
以上是我对燃料电池中电极反应式的书写方法的一些小小的建议，希望能对大家有所帮助，如果有所不足的地方还望批评，指正。
参考文献：
[1]于永民.简易镁燃料电池教具的制作与应用[J].化学教学，2016，（1）：61-63.
[2]杨远奇.燃料电池负极反应式书写的步骤与方法[J].中学生数理化（学习研究），2016，（2）：49，60.
[3]杨金才.浅析一种书写燃料电池负极反应式的新方法[J].化学教学，2016，（4）：87-89.
[4]付小勤.新型化学电源命题视角及解题指导[J].考试（高中理科），2014，（Z1）.
[5]黄强.浅谈燃料电池的应用现状[J].现代教育科学（中学教师），2015，（S2）：75-76.
[6]孙奇文.化学电池电极反应式书写方法探索[J].化学教育，2014，35（23）：36-39.
[7]刘吉新.高考化学解决电极反应式和氧化还原离子方程式的书写问题[J].中国科教创新导刊，2012，（36）：42.
关键词：电化学；高考；书写
从考查形式上看，电化学知识的命题形式比较灵活，既有选择题又有非选择题。从考查内容上看，对原电池工作原理的考查比对电解池工作原理的考查要多。无论是考查原电池还是电解池，新课标全国卷在命题时一般会给出两极反应物或电极材料，在装置中有交换膜，从而考查电极反应式的书写、电子或离子的移动方向等。而学生在书写电极反应式尤其是燃料电池的电极反应式时容易出错，下面就燃料电池电极反应式的书写方法做一归纳总结。
一、 一般电极反应式的书写
一般电极反应式的书写有三步：
1. 列物质，标得失。先确定原电池的正负极（正、负极均为惰性电极，电极均不参与反应），列出参加反应的微粒，并标出得失电子数。
2. 看环境，配守恒。在电解质溶液的环境中要生成稳定的电极产物，即H 、OH-、H2O等是否参加反应遵守电荷守恒、质量守恒、电子守恒。
3. 两式加，验总式。
二、 燃料电池电极反应式的书写
电极：惰性电极。
燃料：包含H2、CO、烃（如CH4、C2H6）、醇（如C2H5OH）等。
电解质：①酸性电解质溶液，如H2SO4溶液；②碱性电解质溶液，如NaOH溶液；③熔融氧化物，如Y2O3；④熔融碳酸盐，如K2CO3等。
方法一：第一步，写出电池总反应式。
第二步，写出电池的正极反应式。根据燃料电池的特点，一般在正极上发生还原反应的物质都是O2，随着电解质溶液的不同，其电极反应式有所不同。
（1）酸性电解质：O2 4H 4e-2H2O。
（2）碱性电解质：O2 2H2O 4e-4OH-。
（3）固体电解质（高温下能传导O2-）：O2 4e-2O2-。
（4）熔融碳酸盐（如：K2CO3）：O2 2CO2 4e-2CO32-。
第三步，电池的总反应式-电池正极反应式=电池负极反应式。
例1某汽车尾气分析仪以燃料电池为工作原理测定CO的浓度，其装置如图所示，该电池中电解质为氧化钇氧化钠，其中O2-可以在固体介质NASICON中自由移动。下列关于该电池的说法正确的是（）
A. 该电池工作时电极a应该作正极
B. 电池工作时电流由电极a通过传感器流向电极b
C. 传感器中通过的电流越大，尾气中CO的含量越高
D. 负极的反应式为CO O2 2e-CO2
解析：由图可知，通入CO的一极为负极，通入O2的一极为正极，故而A项不正确；原电池中电子从负极流向正极，而电流的方向和电子的方向相反，即电流由电极b通過传感器流向电极a，B项错误；负极消耗CO，则电流越大，传感器中通过的电子就越多，消耗的CO就越多，尾气中CO的含量就越高，C项正确；O2可以在固体介质中自由移动，则正极的电极反应式为O2 4e2O2-，总反应式为：2CO O22CO2，故负极反应式=总反应式-正极反应式，即为CO O2-2e-CO2，故而D项不正确。
方法二：以CH4的KOH空气燃料电池为例。首先分析反应中的氧化剂、还原剂、还原产物、氧化产物（对含碳燃料而言，若是碱性介质，则氧化产物为CO2-3，若是酸性介质，则氧化产物为CO2），写出还原剂-ne-→氧化产物、氧化剂 ne-→还原产物；根据化合价变化，计算出得失电子的数目，如CH4-8e-→CO2-3。
例2以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如图所示，关于该电池的叙述正确的是（）
A. 电池肯定能够在高温下工作
B. 放电过程中，H 从负极区向正极区迁移
C. 放电过程中，H 从正极区向负极区迁移
D. 在电池反应中，每消耗1mol 氧气，理论上能生成标准状况下CO2气体
解析：微生物在高温下会失去活性，A项错误；放电过程中，阳离子从负极向正极迁移，故而B项对，C项错误；正极的电极反应式为O2 4H 4e2H2O，则有C6H12O6～6 O2～6CO2～24e-，每消耗1mol 氧气，理论上生成标准状况下CO222.4L，D项错误。
三、 总结
以上是我对燃料电池中电极反应式的书写方法的一些小小的建议，希望能对大家有所帮助，如果有所不足的地方还望批评，指正。
参考文献：
[1]于永民.简易镁燃料电池教具的制作与应用[J].化学教学，2016，（1）：61-63.
[2]杨远奇.燃料电池负极反应式书写的步骤与方法[J].中学生数理化（学习研究），2016，（2）：49，60.
[3]杨金才.浅析一种书写燃料电池负极反应式的新方法[J].化学教学，2016，（4）：87-89.
[4]付小勤.新型化学电源命题视角及解题指导[J].考试（高中理科），2014，（Z1）.
[5]黄强.浅谈燃料电池的应用现状[J].现代教育科学（中学教师），2015，（S2）：75-76.
[6]孙奇文.化学电池电极反应式书写方法探索[J].化学教育，2014，35（23）：36-39.
[7]刘吉新.高考化学解决电极反应式和氧化还原离子方程式的书写问题[J].中国科教创新导刊，2012，（36）：42.