新情景电化学题的信息提取与解答
- 格式:pdf
- 大小:232.96 KB
- 文档页数:4
对一道北京高考电化学试题的实验验证和启示对2016年北京高考理综第12题(选择题)的命题和参考答案[1],中学化学教师中存在一些争议。
例如,试题的问题情境是否真实?四个选项,符合题意的是选项B还是选项D?试题的要求是否超出现行教材中电化学的教学要求?笔者按照试题所述的实验情境进行实验验证。
从观察到的现象做分析、探讨,得到不少启发,提出来和同行切磋。
1 高考原题用石墨电极完成下列电解实验。
下列对实验现象的解释或推测不合理的是()D.根据实验一的原理,实验二中m处能析出铜(参考答案:B)2 实验装置、操作和现象笔者按试题提供的情境,进行如表1所示实验(使用从干电池拆出的碳棒作为石墨电极)。
3 实验现象分析和结论(1)依据实验1~3观察到的现象,可以确定:题干描述的装置和相应现象,符合实际,题设的实验情境是真实的。
(2)实验2,氯水和pH试纸作用的现象说明“b处变红,局部褪色”,不能只用该处有Cl2析出来解释,b处溶液的酸性主要是阳极上有氢氧根离子放电,使氢离子浓度增大。
因此,选项B对实验现象的解释是不合理的。
(5)实验3的现象④(石墨阳极上的气泡和石墨阴极析出暗红色物质的现象比铜珠的m、n处明显;m处的现象比n处明显)与各个串联电池的两个电极(石墨电极与溶液中铜珠两侧)的电势差大小不同、溶液各部分中离子浓度的不同有关。
(6)石墨阳极在电解酸、碱稀溶液时,有碳粉脱落。
可能是碳棒的质量不佳,由于电解时氧气析出,杂质氧化使碳棒变得疏松。
4 试题解答困难的原因分析考生和一些教师在解答或分析试题中发生的困惑或错误主要有:(1)部分考生不理解试题设置的陌生实验情境,不明白在电解液中放置的细铁丝、铜珠起什么作用。
不知道电解池的电解液中存在电位差,置于电解液中的导体(如细铁丝cd)有一定的电势,它的两端与对应的石墨电极由于存在电位差,也可以构成电解池。
(2)部分教师和考生,机械地按工业上电解饱和食盐水的原理判定Cl-比OH-更容易在阳极放电,判定是Cl-放电产生Cl2,Cl2与水反应生成的盐酸和次氯酸引起“b处变红,局部褪色”,认为B项合理。
电化学考题分析与解题方法【复习建议】高考命题的原则是万变不离其宗,无论谁命题考查的都是教材的核心知识内容。
必须抓好基础,重视课本,重视主干知识,逐一过关。
同样是重点知识内容,复习方法可以有所不同。
电化学部分知识是学生易弄错易弄混的难点知识内容。
学习和复习的过程中都不能赶进度,也不能搞―题海战术‖。
要引导学生认真阅读教材,深入思考核心知识内容,最关键的知识内容一定要让学生自己理解记忆,而不是死记硬背。
学生把难点真正―消化‖了就可以做到一通百通,题目再怎么变换形式,学生也能会答,而不用老师讲个面面俱道。
复习原电池要从氧化还原反应开始。
有电子转移的反应叫氧化还原反应,若能使氧化还原反应发生在两类导体的界面上,并使转移的电子从导线中流过就会有电流产生。
Zn跟稀H2SO4制H2的反应可分解为Zn-2e-=Zn2+,2H++2e-=H2↑的两个半反应。
这两个半反应就是原电池的电极反应。
真正想懂原电池等自发电池中发生的电极反应与氧化还原反应的关系。
象把FeCl3溶液与Cu的反应设计成自发电池的题目就很容易答出来。
对于各种电池中发生的电极反应和总的氧化还原反应都不要去死记硬背,都要引导学生自己分析自己写出。
2、扩展到其他自发电池:①能分析一次电池(碱性锌锰电池)、可充电电池(铅蓄电池)的充放电情况:正负极、阴阳极的判断及电极反应式。
②常见燃料电池(氢氧燃料电池,甲烷、乙醇等燃料电池)的正负极判断,能写出在酸性/碱性条件下的电极反应式及总反应,并能从电极反应物、得失电子判断电极反应式的正误。
【复习建议】教学中应把选修四第四章第2节给出的碱性锌锰电池、铅蓄电池、氢氧燃料电池的正负极材料、电极反应及总反应作为重点分析。
虽然课本中只给出氢氧燃料电池一个例子,但课本还提了一句―除氢气外,烃、肼、甲醇、氨、煤气等液体或气体,均可作燃料电池的燃料;除纯氧外,空气中的氧气也可以作氧化剂‖。
讲课时适当拓展,则可以开阔学生的思维,做到举一反三。
电化学在高考化学中的常考题型及解题技巧第一、遇到电化学的考题,一定要先判断是电解池还是原电池,这个很简单,看看有没有外接电源或者用电器即可。
第二、如果是原电池,需要注意以下几点:1.推论反应物和生成物:这里的反应物和生成物题里都会给的非常确切,现在的中考很少托福我们未知的一些电池反应,这样更能够注重考查学生的自学能力。
这一步就相似排位赛的一步,一旦你跑偏了或者走快了,整个电池题就搞砸了。
所以原电池只要把这一步化解掉,后面几步其实就是行云流水。
秘诀:判断生成的阳(阴)离子是否与电解液共存,并保证除h、o外主要元素的守恒;共存问题实在是太重要了切记切记例如:题里说的是酸性溶液,电池反应里就不可能出现氢氧根离子;如果是碱性溶液,电池的产物就不可能存在二氧化碳;如果电解液是熔融的氧化物,那电池反应里就不会有氢氧根或者氢离子,而是氧离子……2.电子迁移动量:通过化合价的滑行推论;(说白了就是氧还反应中的推论化合价增高还是减少)秘诀:这里需要说的就是化合价比较难判断的有机物:有机物里的氧均是负二价、氢是负一价、氮是负三价,从而判断碳元素的化合价即可。
这里还需要强调的就是:比如负极反应方程式,一定就是得电子,也就是化合价减少的反应。
如果负极反应方程式里即为发生递减元素,又发生降价元素,这个方程式你就已经弄错了。
但是可以发生两个降价,这种题也就是中考实地考察过的,但通常情况下都就是一种变价。
3.电荷守恒:电子、阴离子带负电,阳离子带正电。
缺的电荷结合电解液的属性补齐,这句话是很重要的,酸性就补氢离子,碱性补氢氧根离子,中性一般都是左边补水,熔融状态下就补熔融物电解出来的阴离子即可。
4.元素动量:通常都就是密氢补水,最后用氧检查。
忘记基础不好的孩子们,切勿不要迁调氢气和氧气第三、如果是电解池,需要注意以下几点:1.书写方法和原电池一捏一样,殊途同归。
2.电解池不同于原电池就是电解液中有多种离子,到底哪个先反应,哪个后反应。
以考题为例探析电化学情景分析的争议问题摘要:针对2013年高考重庆卷中电化学考题出现的争议进行分析,澄清了三种典型误解,提出对应的正确观点:质子交换膜不能作为酸性条件的依据;溶液中离子移动速率比较慢,不能快速移动到另一电极;硝酸根在碱性条件下,可以在阴极放电。
关键词:电化学 质子交换膜 离子移动 电极电势2013年高考结束到现在,仍然有老师质疑2013年重庆化学卷11题中电极反应方程式的标准答案。
原题节选如下:化学在环境保护中起着十分重要的作用,催化反硝化法和电化学降解法可用于治理水中硝酸盐的污染。
(1)略。
(2)电化学降解NO 3-的原理如题11图所示。
①电源正极为 (填“A ”或“B ”), 阴极反应式为 。
②若电解过程中转移了2mol 电子,则膜两侧电解液的质量变化差(△m 左-△m 右)为 g 。
阴极的电极方程式,标准答案是2NO 3-+6H 2O +10e -=N 2↑+12OH -,不少考生和教师对标准答案有异议,认为正确的反应方程式应该为:2NO 3-+12 H ++10e -=N 2↑+6H 2O 。
比较两种写法,争议在于反应时阴极区酸碱性的判断。
按照标准答案写法,阴极为中性或者碱性环境;而持反对的意见的老师认为本题中的阴极应该是酸性环境,即按照后一种写法更正确。
他们坚持阴极为酸性,提出了三种理由:(1)装置中有质子交换膜,表明反应在酸性环境中进行;(2)阳极氢氧根放电,产生的H + 迁移到阴极,使阴极呈酸性;(3)硝酸根在酸性条件下才能得电子发生电极反应,因此要求阴极区必须为酸性。
笔者认为,标准答案是准确的。
以上三种理由,恰好反映出在电化学分析中存在的典型误解。
下面针对三个误解进行分析,以消除对电化学研究和教学的影响。
1 质子交换膜不能作为酸性环境的依据质子交换膜,是只允许质子(即H +)通过的特殊分离膜,主要的功能是将两个电极区分隔,同时选择性的允许质子通过而完成电流循环。
电化学部分练习题及答案电化学是化学的一个重要分支,研究的是化学反应与电能的相互转化关系。
它不仅在工业生产中有广泛应用,也在环境保护、能源储存等领域发挥着重要作用。
为了帮助大家更好地理解和掌握电化学知识,下面将提供一些电化学部分的练习题及答案。
1. 电化学中的基本概念(1) 什么是电化学?电化学是研究化学反应与电能转化关系的学科。
(2) 什么是电解质?电解质是在溶液或熔融状态下能够导电的物质。
(3) 什么是电极?电极是电化学反应中的导电体,分为阳极和阴极。
(4) 什么是电解?电解是通过外加电压将电解质溶液或熔融物质分解成离子的过程。
2. 电池和电解池(1) 什么是电池?电池是一种将化学能转化为电能的装置,由正极、负极和电解质组成。
(2) 什么是标准氢电极?标准氢电极是电化学反应中的参比电极,其电势被定义为0V。
(3) 什么是电解池?电解池是进行电解反应的装置,由电解槽、电极和电解质组成。
3. 电化学反应的计算(1) 如何计算电化学反应的标准电动势?标准电动势可以通过测量电池的电动势并参考标准氢电极的电势来计算。
(2) 如何计算电池的电动势?电池的电动势可以通过测量阳极和阴极之间的电势差来计算。
(3) 如何计算电池的电流和电荷量?电池的电流可以通过测量电解质中的电荷量和电解时间来计算。
4. 电化学反应的应用(1) 电解水的反应方程式是什么?电解水的反应方程式是2H2O(l) → 2H2(g) + O2(g)。
(2) 电镀是什么原理?电镀是利用电解池将金属离子还原到电极上形成金属膜的过程。
(3) 燃料电池是什么原理?燃料电池是利用化学反应产生电能的装置,常用的燃料有氢气、甲醇等。
通过以上练习题的答案,我们可以对电化学的基本概念、电池和电解池、电化学反应的计算以及应用有更深入的了解。
电化学的知识在日常生活和工业生产中都有广泛的应用,掌握电化学的原理和方法对我们的学习和工作都有着重要的意义。
希望以上内容对大家有所帮助,加深对电化学的理解。
高考热点(6)电化学原理命题地图素养考向1.变化观念与平衡思想:认识原电池的本质是氧化还原反应。
能多角度、动态地分析原电池、电解池中物质的变化及能量的转换,并运用原电池、电解池原理解决实际问题。
2.证据推理与模型认知:能利用典型的原电池装置,分析原电池、电解池原理,建立解答原电池、电解池问题的思维模型,并利用模型揭示其本质及规律。
3.科学态度与社会责任:具有可持续发展意识和绿色化学观念,能对与电池有关的社会热点问题作出正确的价值判断。
考向1 电化学工作原理及应用【研磨真题·提升审题力】真题再回访破题关键点专家话误区(2019·全国卷Ⅰ·12)利用生物燃料电池原理【审题流程】【思维误区】(1)思维模糊。
无法联研究室温下氨的合成,电池工作时MV2+/MV+在电极与酶之间传递电子,示意图如下所示。
下列说法错误的是( )A.相比现有工业合成氨,该方法条件温和,同时还可提供电能B.阴极区,在氢化酶作用下发生反应H2+2MV2+2H++2MV+C.正极区,固氮酶为催化剂,N2发生还原反应生成NH3D.电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动【答题流程】(1)分析材料信息,确定关键语句“电池工作时MV2+/MV+在电极与酶之间传递电子”。
有酶参与,说明温度不宜过高。
A正确。
(2)分析题图信息,确定该电池的反应原理。
该电池为原电池,对外提供电能。
左端H2→H+,为负极,右端N2→NH3,为正极。
(3)分析选项,确定答案。
【一秒巧解】原电池电极谈正负,电解池电极谈阴阳。
左侧为原电池的负极,不是阴极。
系学到的知识,大多数酶是一种特殊的蛋白质,蛋白质具有一定的生理活性,需要结合蛋白质的性质答题,在做题的时候,忽视了这一点,易错选A选项。
(2)原电池与电解池混淆,错选C选项。
原电池不连接外接电源,电解池连接外接电源;原电池分正负极,电解池分阴阳极。
【认知误区】(1)电极反应式认知误区。
高考陌生情景中化学方程式的书写技巧与真题训练陌生情景中的化学方程式书写,首先要根据材料中的信息写出反应物和生成物的化学式,然后再配平即可。
配平要遵循质量守恒定律(原子守恒、元素守恒、物料守恒),对于氧化还原反应还要遵循得失电子数相等即得失电子守恒规律,对于离子反应还要遵循电荷守恒规律。
【解题技巧】关键结合题目信息、流程图信息并熟记常见的氧化产物和还原产物判断生成物。
1. 熟记常见的氧化剂及对应的还原产物、还原剂及对应的氧化产物2.掌握书写信息型氧化还原反应的步骤(3步法)第1步:根据氧化还原顺序规律确定氧化性最强的为氧化剂,还原性最强的为还原剂;根据化合价规律及题给信息和已知元素化合物性质确定相应的还原产物、氧化产物;根据氧化还原反应的守恒规律确定氧化剂、还原剂、还原产物、氧化产物的相应化学计量数。
第2步:根据溶液的酸碱性,通过在反应方程式的两端添加H+或OH-的形式使方程式的两端的电荷守恒。
第3步:根据原子守恒,通过在反应方程式两端添加H2O(或其他小分子)使方程式两端的原子守恒。
3.氧化还原反应方程式的配平:步骤:①标出化合价变化了的元素的化合价。
②列变化:分别标出化合价升高数和化合价降低数③根据化合价升降总数相等确定发生氧化还原反应的物质的化学计量数。
④利用元素守恒,观察配平其他物质4.“补缺”的技巧(1)可能出现的情况:H+→H2O(酸性)、OH-→H2O(碱性)、H2O→H+(中性或酸性)、H2O→OH-(中性或碱性)(2)绝不可能出现的情况:H+→OH- 或者OH-→H+题型1 氧化还原反应型的化学方程式和离子方程式的书写1、氧化锌为白色粉末,可用于湿疹、癣等皮肤病的治疗。
纯化工业级氧化锌[含有Fe(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)等杂质]的流程如下:提示:在本实验条件下,Ni(Ⅱ)不能被氧化;高锰酸钾的还原产物是MnO2。
反应②中除掉的杂质离子是__________,发生反应的离子方程式为_________________。
高一化学电化学试题答案及解析1.下列过程需要通电才能进行的是①电离②电解③电镀④电化学腐蚀A.①②B.②③C.②④D.全部【答案】B【解析】电离,是指在(物理性的)能量作用下,原子、分子形成离子的过程。
电解是指将电流通过电解质溶液或熔融态物质,而在阴极和阳极上引起氧化还原反应的过程。
电镀是利用电解的原理将导电体铺上一层金属的方法。
不纯的金属与电解质溶液接触时,会发生原电池反应,比较活泼的金属失去电子而被氧化,这种腐蚀叫做电化学腐蚀。
【考点】化学概念点评:化学概念是学习化学的基础,考生在备考过程中应注意区分各个概念,把握概念的关键词。
题型一般为选择题,难度较低。
2.化学用语是学习化学的重要工具,下列用来表示物质变化的化学用语中,正确的是A.电解饱和食盐水时,阳极的电极反应式为:2Cl - -2e -=Cl2↑B.氢氧燃料电池的负极反应式:O2 + 2H2O+ 4e- =4OH -C.粗铜精炼时,与电源正极相连的是纯铜,电极反应式为:Cu-2e- = Cu2+D.钢铁发生电化学腐蚀的正极反应式:Fe-2e - = Fe2+【答案】A【解析】A正确,电极饱和食盐水,阳极的电极反应式为:2Cl - -2e -=Cl2↑,B错误,该反应式应该为正极的反应式,C错误,粗铜精炼时,与电源正极相连的是粗铜,D错误,该反应式应该为负极的反应式。
【考点】化学用语点评:本题考查了化学用语,属于对基础知识的考查,是高考常考的考点,该题要注意叙述的科学性。
3.下列事实不能用电化学理论解释的是()A.镀层被划破后,镀锌的铁制品比镀锡的铁制品耐腐蚀B.轮船水线以下的船壳上镶嵌有一定量的锌块C.铝片不用特殊方法保存D.锌跟稀硫酸反应时,滴入少量硫酸铜溶液后反应速率加快【答案】C【解析】镀层被划破后,镀锌的铁制品中锌作为负极,铁作为正极受到保护,而镀锡的铁制品中铁作为负极,加速了腐蚀。
故镀层被划破后,镀锌的铁制品比镀锡的铁制品耐腐蚀,选项A正确;B选项正确,轮船水线以下的船壳上镶嵌有一定量的锌块,构成原电池,保护船体免受海水的腐蚀;D项正确,锌跟稀硫酸反应时,滴入少量硫酸铜溶液后,锌置换出少量的铜单质,从而构成原电池,加快了反应速率;铝片不用特殊方法保存,是因为铝化学性质活泼,与空气中的氧气反应生成致密的氧化铝薄膜,而不能用电化学理论解释,故选项C错误。