全国卷新课标信息背景下电极分析.docx

全国卷新课标信息背景下电极分析及书写全国卷新课标化学试题中关于电化学的考查力度较大，所占分值较高，以信息为载体的新型化学电源作为命题的热点，通过对“信息的提取和整合”重点考查电化学原理及应用，体现化学由“理论题”向“实用题”过渡的特点，因此在一轮和二轮复习备考中应重点关注典型的原电池及电解池的分析，同时要重视信息的提取、加工及整合等训练。一.全国卷新课标化学命题新特征从学科知识产生和实践特征而言，化学是一门以实验为基础，渗透着广泛的信息认识、评估、处理、应用等“富含信息”的自然学科。纵观近五年的全国卷新课标化学高考命题，“信息提取和整合”渗透于各类试题中，而以原电池和电解池基本结构和原理为中心的电化学命题中更加如此。对比研究全国化学新课标中的电化学试题可知，命题者对考生“信息提取和整合”能力提出了很高的要求，要求考生在学习、备考过程，做到以下几点：有获取新信息的意愿，能主动查找、探究新信息；有基本的化学学习能力和方法，能正确评估所获得的化学信息；可灵活支配信息，选择信息及拒绝信息；能有效利用化学信息、正确表达个人思想和观念；面对各种情境，能运用各类化学信息和方法技能解决问题，有较强的创造性加工意识。综合分析，在电化学知识模块考查层次上，全国新课标化学命题对考生学习和备考能力提出的要求就是“提取信息，评估信息，整合信息，创造产物”。二.全国卷新课标近五年关于电化学的考核重点通过对比2012年至2016年全国新课标卷的分析研究可以看出，电化学基础这部分内容重点考查的原电池及电解池的基本结构和原理及其应用、新型化学电池及电解池电极反应方程式的分析和书写等。从命题形式上，涉及到原电池知识的试题多为选择题，而涉及到电解池的试题多是以综合题形式出现，常与化学平衡、电解质溶液等化学反应原理相结合考查。从命题素材上看，命题者都会结合社会上原电池或电解池的研发或应用等热点，提供包括装置图、文字描述、图文描述等新颖的精简的信息，围绕电化学的基本原理进行设问，有些问题还渗透着创造性色彩，考查考生的信息提取和整合能力。表1：历年国家命题课标卷考察情况全面分析年份题序题型考点明细命题特征分值2016年I卷11选择题电解池原理及其应用、电极方程式书写、离子移动方向判断、电解质溶液酸碱性变化、生成O2的物质的量等。单独命题62016年II卷11选择题Mg-AgCl电池中电极方程式书写、离子移动方向判断等。单独命题62016年III卷11选择题锌-空气燃料电池中电极方程式书写、离子移动方向判断、电解质溶液的酸碱性变化、消耗氧气的体积等。单独命题62015年I卷11选择题原电池工作原理、电极反应式书写等。单独命题62015年II卷26非选择题原电池、KSP计算一级物质的分离与提纯。综合命题142014年I卷27非选择题“四室电渗析法”制备次磷酸的电极反应式、分析形成次磷酸的原因、溶液酸碱性判断、氧化还原反应、电离方程式书写等。综合命题152014年II卷12选择题水溶液中锂离子电池的电极判断、电解质溶液中离子流向以及电池充电时电池反应式正误判断。单独命题62013年I卷10选择题利用原电池工作原理进行银器的处理单独命题62013年II卷11选择题“ZEBRA”电池的正极反应式的书写、阳离子流向和电池反应产物的判断。单独命题62012年I卷26非选择题碱性高铁酸钾锌电池的正极反应式、电池总反应的离子方程式的书写等。综合命题14应用电化学知识或相关原理解释或解决生产、生活中一些常见问题是化学的价值所在，因此有关电解原理应用是高考命题的热点。考查内容多为结合最新的研究成果，如利用新型电池考查原电池工作原理或解释一些生活中化学问题，以及利用电解池工作原理进行废弃物处理，如利用尾气SO2制取硫酸、海水淡化、废水处理等。预测在今后的高考命题中命题者还会继续以电话与生活联系密切的素材考查该考点。复习时需加深对电解原理的理解，同时能将信息归纳、迁移、掌握灵活处理问题的方法和技巧。原电池工作原理的考查是高考命题的重点，一般涉及到考点有以下几点：电解质溶液中的离子移动方向，正负极的判断、电池（或电极）反应类型及方程式的正误判断等。解答时只需要抓住原电池的构成条件和工作原理，包括以下几点：还原剂在负极端加入，在负极发生氧化反应，氧化剂在正极端加入，在正极发生还原反应；在外电路上电子由负极流向正极，电解质溶液中只有离子定向移动，即阴离子向负极迁移，阳离子向正极迁移等。图1 原电池及电解池的基本结构表2 原电池及电解池的基本原理类型电极反应电极反应类型电子流向离子流向原电池Zn()：Zn 2e=Zn2+失电子氧化反应负极正极负离子负极Cu( + )：Cu2+ + 2e=Cu得电子还原反应正离子正极电解池C(阳极)：2Cl2e=Cl2失电子氧化反应阳极正极负极阴极阳离子阴极C(阴极)：2Cl2e=Cl2得电子还原反应阴离子阳极有关电解池的命题基本都在综合题中出现，结合具体的情景信息进行考查。无论信息多么新颖或复杂，命题者始终围绕电解池几个重要的原理进行设问：同原电池正极相连的是阳极板，还原剂在阳极板失去电子，发生氧化反应，得到氧化产物，而同原电池负极相连的是阴极板，氧化剂在阴极板上获得电子发生还原反应，得到还原产物；外电路电子定向迁移形成电流，电子由阳极流向正极，由负极流向阴极；内电路离子定向迁移形成电流，阳离子向阴极迁移，阴离子向阳极迁移。三.综合信息背景下电极分析和书写图2 微生物电池示意图电极反应方程式的书写是高考命题的热点，涉及到的电池多为新型电池，因其新颖度和灵活性强备受高考命题者青睐，新型电池电极反应也同样遵循原电池工作原理，因此书写电极反应式时首先列出反应物和该反应物得失电子后生成的直接产物，并标出得失电子的数目，然后分析介质中是否有与该直接产物反应的微粒，如有则写出稳定产物，该稳定产物即为最终的产物；最后根据电子守恒、电荷守恒和原子守恒配平电极反应式。以右图2为例，进行逐步解析。1.原电池电极分析和书写第一步：阅读信息（文本、图样、装置等），提取信息点，从图2中可以获得的信息有信息点有原电池信息、反应物及产物信息、结构信息、离子迁移信息等。第二部：分析题设及信息，结合已知条件评估关键信息，如温度范围、左侧正极端、右侧负极端、H+定向迁移方向等。第三步：结合问题，整合关键信息，做出精确的判定。 表3 电极分析及电极现象电极电极反应反应类型电极现象负极C6H12O6 24e+ 6H2O = 6CO2 + 24H+氧化反应负极区溶液pH下降正极O2 + 4e+ 4H+ = 2H2O 还原反应正极区溶液pH下降因此，信息背景下的电极反应方程式的创造的基本思维，以下图3为例分析。图3 原电池电极分析一般思维 依据整合的关键信息点，提取反应物和产物； 反应物：Fe和NO3；产物：NH4+； 电解质：pH=2.5水体。 对比反应物和产物，确定变价元素和电子转移数； 负极反应：3Fe8e Fe3O4 ； 正极反应：NO3 + 8e NH4+。 依据电荷守恒，选择合适的离子，调整电荷； 负极反应：3Fe 8e Fe3O4 + 8H+ ； 正极反应：NO3 + 8e+ 10H+ NH4+。 依据质量守恒定律，调整合适的物质，调整原子守恒。 负极反应：3Fe 8e + 4H2O = Fe3O4 + 8H+ 正极反应：NO3 + 8e+ 10H+ = NH4+ + 3H2O，表层水溶液pH增加。2.电解池电极分析和书写，以电解饱和食盐水为例，如下图4。图4 电解饱和食盐水第一步：分析电解液中离子种类； 阳离子：Na+、Cl；阴离子：H+、OH。第二步：电场作用下分析离子迁移方向； Na+、H+向阴极迁移；OH、Cl向阳极迁移。第三步：比较离子放电能力； 氧化性：H+ Na+；还原性：Cl OH。第四步：分析书写电极方程式； 阳极：2Cl2e = Cl2，黄绿色气体放出； 阴极：2H2O + 2e =H2#+2OH，无色气体放出。 3. 特定语言背景下电极分析及书写这种题型一般都具有典型的社会化，是电解原理在生活的具体应用，因此要提取关键信息点（目的），结合电解原理进行分析。如：工业废水中含有Cr2O72和CrO42，危害极大，可以采用电解法处理。用Fe做电极电解Cr2O72的酸性废水。在阴极区溶液pH值增加，产生Cr(OH)3沉淀。请写出阳极和阴极区域反应方程式。关键信息点就是，利用Fe做电极，阳极Fe失去电子产生还原性很强的Fe2+，即阳极反应：Fe2e=Fe2+，在阳极附近溶液中，把Cr2O72还原成Cr3+，即6Fe2+ Cr2O72 +14H+= 2Cr3+ + 6Fe3+ 7H2O，Cr3+ 和Fe3+向阴极区迁移，阴极反应：2H+ + 2e = H2，溶液pH增加，Cr3+ 和Fe3+通过水解转化为Cr(OH)3 和Fe(OH)3沉淀，从而达到废水净化处理。如：下图5实验室用NH4Cl、盐酸、NaClO2(亚氯酸钠）为原料，通过以下过程制备ClO2，请分析电解时阳极反应方程式。图5 电解法制备结合实验目的和流程图信息，可以得出电解反应物有盐酸和NH4Cl，产物是H2和NCl，再比较元素化合价变化情况，得出阳极反应物是NH4+，产物是NCl3，因此写出阳极反应的离子方程式为：NH4+ 6e + 3Cl =NCl3 + 4H+。四.电化学备考复习建议无论是原电池考核，还是电解池考查，无论信息多么新颖，多么复杂，其考核的重点还是始终围绕电化学的基本结构和原理，在电化学复习中，抓住重点复习