高考化學解題方法——電化學篇

2021.05.19

近幾年，高考化學中電化學部分的題目解題方法具有很強的一緻性，甚至不用讀題就可以有非常明确的思路。正所謂，一招鮮吃遍天，掌握了這種解題思路，高中電化學從此沒有難題！

一、基礎知識

1.1 原電池

以自發進行的氧化還原反應為基本反應

1.2 電解池

放電順序：

a)陰極：陽離子放電

Ag > Fe3 ＞ Cu2 ＞ H (酸) ＞ Pb2 > Sn2 > Fe2 ＞ Zn2 > H (水) ＞ Al3 > Mg2 > Na > Ca2 > K

b)陽極：惰性電極(Pt, Au, 石墨)隻導電不放電

活性電極材料 > S2- > I- > Br- > Cl- > OH-(水) > 含氧酸根 > F-

注意事項：

1. 陰極中，Fe3 、Fe2 放電順序。
2. 陰極中，H 由酸或水提供時的放電順序。
3. Al3 及其之後的陽離子在水溶液中不會放電，所以冶煉相關金屬需要電解非水環境。
4. 陽極中，陰離子在水溶液中不放電。

二、做題思路

2.1 總體思路（分清池，判電極，反應式，可解題）：

1)分清原電池、電解池；

2)判斷正、負極，或陰、陽極；

3)找出電極反應和電極附近的反應；

4)開始解題。

2.2 考察知識點：

2.2.1 電極方程式的書寫（嚴格按照書寫順序）

1)變價物質和得失電子

2)得失電子守恒配平

3)電荷守恒配平

4)原子守恒配平

必須考察環境：非水體系，某些離子可以存在，如O2-；含水體系，分為酸性、中性、堿性環境。

有機物參與的反應會考察有機物中元素的化合價。

2.2.2 電解質溶液中陰陽離子的移動方向和數目

将某一電極室看作一個整體，整個電極室必須處于電中性狀态，由電子得失引起的電極室電荷變化，必定會引發離子移動，最終電極室必須保持電中性。如，負極室失電子造成正電荷堆積，可以将負極室正電荷移除或引入負電荷，由此來判斷離子的移動方向。同理，既然将電極室作為一個整體，那麼電極室失去1mol電子，為了保持電中性，就要補充1mol正電荷或失去1mol負電荷，據此計算發生移動的陰陽離子的數目。

2.2.3 電極室中溶液質量的變化

将電極室中的溶液看作一個整體，考察外界對其的影響，比如向其中加入物質、通過膜的離子交換等。

2.2.4 離子交換膜

以實驗目的為目标，參考電解質溶液的成分和離子的移動方向，選擇合适的離子交換膜達到實驗目标。

2.2.5 計算題

計算題以電子為研究主體，分為三個部分：1.在整個電路中電流處處相同；2.在兩個電極上放電的物質，其得失電子守恒；3.電極附近發生的反應。

三、高考例題：

（2020山東卷）10.微生物脫鹽電池是一種高效、經濟的能源裝置,利用微生物處理有機廢水獲得電能,同時可實現海水淡化。現以NaCl溶液模拟海水,采用惰性電極,用右圖裝置處理有機廢水(以含CH3COO-的溶液為例)。下列說法錯誤的是(　　)

A.負極反應為CH3COO- 2H2O-8e-=2CO2↑ 7H

B.隔膜1為陽離子交換膜,隔膜2為陰離子交換膜

C.當電路中轉移1 mol電子時,模拟海水理論上除鹽58.5 g

D.電池工作一段時間後,正、負極産生氣體的物質的量之比為2∶1

解題思路：

1.分清池：原電池

2.判電極：由乙酸根變為CO2可知，此極失電子，故a極為負極，b極為正極

3.反應式：負極：CH3COO- 2H2O-8e-=2CO2↑ 7H ；正極：2H 2e- = H2

4.開始解題：

A 符合得失電子守恒，電荷守恒，原子守恒和所處的環境，正确。

B 實驗目的為淡化海水，即鈉離子和氯離子要進入到正負極室。負極室失去電子，正電荷堆積，所以需要氯離子中和正電荷，所以隔膜1應為陰離子交換膜，相似的隔膜2為陽離子交換膜，錯誤。

C 轉移1mol電子即負極室多了1mol正電荷，正極室多了1mol負電荷，分别需要1mol氯離子和鈉離子來中和電荷，即1mol NaCl，58.5g，正确。

D 負極：CH3COO- 2H2O-8e-=2CO2↑ 7H ；正極：H 2e- = H2，得失電子守恒，轉移8mol電子生成H2和CO2分别為4mol和2mol，正确。

選B

2021.05.28補充：

1.原電池和電解池的能量變化，開始學習的時候都是電能與化學能之間的相互轉化，但在實際問題中，設計電池的思路可能隻是一個能量的轉換裝置。如題，我國科學家在天然氣脫硫研究方面取得了新進展，利用如圖裝置可發生反應：H2S＋O2===H2O2＋S，已知甲池中發生的反應為

此類題目的能量轉化要以題目中裝置的實際用途為準。此裝置的設計目的是将H2S轉化為S，而構成原電池的氧化還原反應是由光驅動的，所以能量的轉化方式是光能化學能電能化學能。

高考題解析鍊接：

2020全國I卷

2020全國II卷

2020全國III卷

2021全國甲卷

2021全國乙卷

2021山東卷

2022全國甲卷

2022全國乙卷

2022山東卷

修改日期：

2021.05.19初稿

2021.05.28補充

2021.05.31補充離子移動和計算的思路

2021.06.01修正了做題思路

2021.06.20 補充了2021全國I卷

2022.07.14 在小董的審閱下，稍作修改

2022.07.20 完成了2020-2022年山東卷和全國卷中電化學的解析

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