新型电池在高考化学命题中的考查方向及对策

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  1.从经典试题中揭示命题规律
  高考中以新型电池为载体的试题,取材广泛、信息新颖、诡异性强,所以,在一个陌生的背景下大多数考生是望“题”生畏,对从何处入手是十分迷茫。这类题目其实还是考查的学生对原电池知识原理的迁移应用能力。看看2015年的高考实例就能管中窥豹了:
  典例(2015年新课标全国卷Ⅰ)微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置,其工作原理如图1所示。下列有关微生物电池的说法错误的是()。
  图1
  A.正极反应中有CO2生成
  B.微生物促进了反应中电子的转移
  C.质子通过交换膜从负极区移向正极区
  D.电池总反应为C6H12O6+6O26CO2+6H2O
  试题分析:微生物电池是试题的“创新”点,学生没有接触的背景。但万变不离其宗。首先必须判断出新型电池的正极和负极:从电池反应判断出厌氧反应发生在负极,有氧反应发生在正极。
  其次是解决选项正误判断问题:产生CO2是根本原因是C6H12O6被氧化为CO2,从反应中碳元素的化合价的变化可知C的化合价升高,是失去电子的过程,是负极,A项错误;B项微生物能加快原电池氧化还原反应速率,正确;C项要结合电极的特征,原电池中负极失去电子而带正电荷,与阳离子相排斥,故阳离子向正极移动,正确;D项中所说的电池的总反应实质是葡萄糖的氧化反应,是无可争议是事实。本题选A。
  2.突破新型电池考点的对策
  尽管新型电池的背景新颖,形式奇特,但都离不开原电池的化学基本原理,离开了科学理论的一切事物都是不存在的。因此,在备考过程中还是需要“科学”引导。怎样来科学备考呢?
  2.1.抓住两个电极,判断电极的正、负极性
  在外电路中电流是从电源的正极流向负极,站在化学角度这是电子的定向移动的缘故,可以得出“电子流出的电极是负极”、“电子进入的电极是正极”。一方面负极流出电子,说明负极有物质失去电子,物质中的某元素的化合价升高,发生氧化反应;反之,则为正极。另一方面负极电子流出,说明负极带正电荷,电解质溶液中的阳离子被排斥,阴离子移近,简称“负移负”;反之,则为正极。因此,通过外电路电子流向、物质得失电子、元素化合价升降、发生的反应是氧化还是还原、电解质溶液的离子移动方向都可以对电极的“正负”做出准确的判断。
  2.2.抓住电解质溶液的环境,正确书写电极反应式
  原电池的化学实质是自发的氧化还原反应。在原电池中,负极发生氧化反应,正极发生还原反应,通过物质中元素化合价的变化量就可以确定电子得、失的数目。这也是由质量守恒和电荷守恒写出相应的电极反应式的关键所在。
  如在前面典例的D项中,给出电池总反应为C6H12O6+6O26CO2+6H2O,探究负极的电极反应式的写法。因为负极发生氧化反应,即C6H12O6→6CO2,碳元素化合价上升6×4=24;得出C6H12O6-24e-→6CO2;为了电荷守恒,后面应添加阳离子:C6H12O6-24e-→6CO2+24H+。再由质量守恒:C6H12O6-24e-+12H2O6CO2+24H+。当然,反应是在酸性条件下进行的,在碱性条件下,总反应就变成了C6H12O6+6O2+12NaOH6Na2CO3+12H2O,负极的反应就变成了C6H12O6-24e-+24OH-6CO2+18H2O。所以说,电解质溶液的环境很重要。
  作者单位:四川省成都石室中学
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