孟凡盛

三、考查微粒的移動(dòng)方向

例4 （1）（2014年福建卷，24題節(jié)選）如圖1是實(shí)驗(yàn)室研究海水對(duì)鐵閘不同部位腐蝕情況的剖面示意圖。

圖1

①該電化腐蝕稱(chēng)為 。

②圖中A、B、C、D四個(gè)區(qū)域，生成鐵銹最多的是 （填字母）。

（2）（2014年新課標(biāo)I卷，27題節(jié)選）H3PO2也可用電滲析法制備，“四室電滲析法”工作原理如圖2所示（陽(yáng)膜和陰膜分別只允許陽(yáng)離子、陰離子通過(guò)）：

圖2

（已知：H3PO2及NaH2PO2均可將溶液中的銀離子還原為銀單質(zhì)，從而可用于化學(xué)鍍銀）

①寫(xiě)出陽(yáng)極的電極反應(yīng)式 。

②分析產(chǎn)品室可得到H3PO2的原因 。

③早期采用“三室電滲析法”制備H3PO2：將“四室電滲析法”中陽(yáng)極室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替，并撤去陽(yáng)極室與產(chǎn)品室之間的陽(yáng)膜，從而合并了陽(yáng)極室與產(chǎn)品室。其缺點(diǎn)是產(chǎn)品中混有 雜質(zhì)，該雜質(zhì)產(chǎn)生的原因是 。

【解析】（1）①海水（主要為氯化鈉的稀溶液）是中性溶液，鐵在中性溶液中發(fā)生吸氧腐蝕。②海水表面溶解的氧氣最多，氧氣得電子生成OH-；C處的鐵失去電子生成Fe2+，可以想象為水面生成的OH-與C處生成的Fe2+相互吸引并結(jié)合生成Fe（OH）2，F(xiàn)e（OH）2進(jìn)一步被表面海水中溶解的氧化為Fe（OH）3， Fe（OH）3分解生成鐵銹，故在靠近表面的B處生成的鐵銹最多。各反應(yīng)發(fā)生的大致區(qū)域如圖3所示：

圖3

（2）①電解稀硫酸的陽(yáng)極是“放氧生酸”：2H2O-4e-O2↑+4H+。②電解NaOH稀溶液的陰極是“放氫生堿”：4H2O+4e-2H2↑+4OH-。陽(yáng)極室不斷生成的H+與原料室的H2PO2-相互吸引，H+穿過(guò)陽(yáng)膜擴(kuò)散至產(chǎn)品室，H2PO2-穿過(guò)陰膜擴(kuò)散至產(chǎn)品室，二者結(jié)合生成弱電解質(zhì)H3PO2。③“H3PO2及NaH2PO2均可將溶液中的銀離子還原為銀單質(zhì)”說(shuō)明H3PO2及H2PO2-具有還原性。合并前后的不同在于：合并前H2PO2-沒(méi)有與陽(yáng)極接觸，合并后具有還原性的H2PO2-與陽(yáng)極接觸放電（失去電子）被氧化為PO43-。

【答案】（1）①吸氧腐蝕 ②B （2）①2H2O- 4e- O2↑+4H+ ②陽(yáng)極室的H+穿過(guò)陽(yáng)膜擴(kuò)散至產(chǎn)品室，原料室的H2PO2-穿過(guò)陰膜擴(kuò)散至產(chǎn)品室，二者反應(yīng)生成H3PO2 ③PO43- H2PO2-或H3PO2被氧化

【備考啟示】（1）“陰陽(yáng)相吸”是很多化學(xué)反應(yīng)的微觀(guān)基礎(chǔ)，陰陽(yáng)相吸的含義有：①陰離子與陽(yáng)離子相互吸引并發(fā)生遷移；②陰極吸引電解質(zhì)溶液中的陽(yáng)離子，陽(yáng)極吸引電解質(zhì)溶液中的陰離子，并使陽(yáng)離子、陰離子發(fā)生定向移動(dòng)；③正極吸引自由電子，使電子經(jīng)過(guò)金屬導(dǎo)線(xiàn)由負(fù)極定向移動(dòng)到正極。（2）考生要有豐富的微觀(guān)想象能力，鐵銹主要不在正極或負(fù)極處形成，而主要在正、負(fù)極之間產(chǎn)生，因?yàn)镕e（OH）2在正、負(fù)極之間形成，F(xiàn)e（OH）2繼續(xù)與溶解的O2（靠近水面溶解的O2多）反應(yīng)生成Fe（OH）3，F(xiàn)e（OH）3脫去一部分水才生成鐵銹，因此鐵銹主要是在有O2的區(qū)域形成。復(fù)習(xí)備考?xì)w根到底是要對(duì)教材知識(shí)有深刻的理解！

四、考查對(duì)比分析的能力

例5 （2014年天津卷，7題節(jié)選）已知：

化合物 MgO Al2O3 MgCl2 AlCl3

類(lèi)型 離子化合物 離子化合物 離子化合物 共價(jià)化合物

熔點(diǎn)/℃ 2800 2050 714 191

工業(yè)制鎂時(shí)，電解MgCl2而不電解MgO的原因是 ；制鋁時(shí)，電解Al2O3而不電解AlCl3的原因是 。

【解析】氧化鎂和氯化鎂都是離子化合物，在熔融狀態(tài)下電解均能制備金屬鎂，但氧化鎂的熔點(diǎn)（2800℃）比氯化鎂的熔點(diǎn)（714℃）高得多，因此電解熔融氧化鎂制備金屬鎂比電解熔融的氯化鎂制備金屬鎂能耗要大得多，生產(chǎn)成本也高得多。氧化鋁是離子化合物，氯化鋁是共價(jià)化合物，熔融狀態(tài)下氧化鋁能導(dǎo)電而氯化鋁卻不能導(dǎo)電，因此只能選擇電解氧化鋁制鋁而不能選擇電解氯化鋁制鋁。

【答案】MgO的熔點(diǎn)高，熔融時(shí)耗費(fèi)更多能源，增加生產(chǎn)成本 AlCl3是共價(jià)化合物，熔融態(tài)難導(dǎo)電

【備考啟示】（1）復(fù)習(xí)過(guò)程中，要善于思考、發(fā)現(xiàn)異同，利用結(jié)構(gòu)、性質(zhì)上的不同來(lái)解釋?xiě)?yīng)用上的差別。（2）實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中用冰晶石（Na3AlF6）降低氧化鋁的熔點(diǎn)，從而降低生產(chǎn)成本。（3）純凈的熔融氯化鋁不導(dǎo)電，但我們可以設(shè)想，如果找到某種物質(zhì)與熔融態(tài)的氯化鋁形成的液態(tài)混合物能導(dǎo)電，那么電解熔融氯化鋁就能制備金屬鋁。事實(shí)上，工業(yè)上已有用電解AlCl3-NaCl-KCl的熔融鹽混合物的方法制備金屬鋁，其能耗比電解氧化鋁與冰晶石的熔融混合物更低。

五、考查復(fù)雜裝置的判斷

例6 （2014年廣東卷，11題）某同學(xué)組裝了如圖4所示的電化學(xué)裝置。電極I為Al，其他電極均為Cu，則（ ）

A.電流方向：電極IV→→電極I

B.電極Ⅰ發(fā)生還原反應(yīng)

C.電極Ⅱ逐漸溶解

D.電極Ⅲ的電極反應(yīng)：Cu2++2e-Cu

圖4

【解析】本題考查考生的觀(guān)察理解能力。前兩個(gè)燒杯中有鹽橋，很容易讓考生聯(lián)想到鹽橋電池，若將Ⅱ和Ⅲ、Ⅰ和Ⅳ斷開(kāi)，把Ⅰ和Ⅱ連接起來(lái)，就是總反應(yīng)為2Al+3CuSO4Al2（SO4）3+3Cu的鹽橋電池，如圖5所示：

圖5

第三個(gè)燒杯中是兩個(gè)銅電極插入硫酸銅溶液中，應(yīng)該聯(lián)想到銅的電解精煉裝置：鹽橋電池的負(fù)極鋁與銅電極Ⅳ相連，銅電極Ⅳ作電解池的陰極；鹽橋電池的正極與銅電極Ⅲ相連，銅電極Ⅲ作電解池的陽(yáng)極。至此，考生可在圖上標(biāo)明，如圖6所示：

圖6

參照?qǐng)D6，根據(jù)電化學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)可以順利得出結(jié)論。電流方向與電子方向相反，即電極Ⅳ經(jīng)電流計(jì)到電極Ⅰ，A正確。電池負(fù)極是還原劑，失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，B錯(cuò)誤。電極Ⅱ是正極，電解質(zhì)溶液中的銅離子不斷得到電子并在電極表面析出銅，電極II逐漸變粗，C錯(cuò)誤。電極Ⅲ是銅作活潑陽(yáng)極，失去電子被氧化：Cu-2e-Cu2+，D錯(cuò)誤。

【答案】A

【備考啟示】（1）利用原電池作為電解池的電源，創(chuàng)設(shè)比較復(fù)雜的情景，考查考生的觀(guān)察理解能力，這種命題方式應(yīng)引起考生的重視。（2）鹽橋電池的構(gòu)造是：還原劑與氧化產(chǎn)物在一起構(gòu)成電池的負(fù)極區(qū)，氧化劑與還原產(chǎn)物在一起構(gòu)成電池的正極區(qū)，負(fù)極區(qū)與正極區(qū)通過(guò)鹽橋相連。理解并牢記鹽橋電池的優(yōu)點(diǎn)：可以避免氧化劑與還原劑（如本題中的銅離子和鋁）的接觸，從而避免能量損失，提高電池效率，提供穩(wěn)定的電流。

六、考查電化學(xué)計(jì)算

例7 （2014年重慶卷，11題節(jié)選）一定條件下，如圖7所示裝置可實(shí)現(xiàn)有機(jī)物的電化學(xué)儲(chǔ)氫（忽略其他有機(jī)物）。

①導(dǎo)線(xiàn)中電子移動(dòng)方向?yàn)開(kāi)_______。（用A、D表示）

②生成目標(biāo)產(chǎn)物的電極反應(yīng)式為_(kāi)_________。

③該儲(chǔ)氫裝置的電流效率η= 。

（η=×100%，計(jì)算結(jié)果

保留小數(shù)點(diǎn)后1位）

圖7

【解析】①仔細(xì)觀(guān)察裝置圖可以發(fā)現(xiàn)：電解池左邊D電極上發(fā)生的反應(yīng)是苯加氫還原。根據(jù)電解池中電極名稱(chēng)的規(guī)定知：發(fā)生還原反應(yīng)的D電極是陰極，即電子流入的電極，故導(dǎo)線(xiàn)中電子移動(dòng)方向?yàn)锳→D。②該電解池的目的是為了儲(chǔ)氫，故目標(biāo)產(chǎn)物為環(huán)己烷，其電極反應(yīng)式為C6H6+6H++6e-C6H12。③陽(yáng)極生成的H+經(jīng)過(guò)高分子電解質(zhì)膜移動(dòng)至陰極，一部分H+與苯一起得電子生成環(huán)己烷，還有一部分H+ 得電子生成H2（2H++2e-H2↑，陰極的副反應(yīng)），左邊（陰極區(qū)）出來(lái)的混合氣體成分為未反應(yīng)的苯（g）和生成的環(huán)己烷（g）、H2，設(shè)未反應(yīng)的苯蒸氣物質(zhì)的量為x，生成的氫氣的物質(zhì)的量為y，陰極生成的氣態(tài)環(huán)己烷為（2.4-x）mol，得到電子6（2.4-x）mol，陰極生成

y mol H2得到電子2y mol，陽(yáng)極（E極）的電極反應(yīng)式為2H2O-4e-O2↑+4H+，生成2.8 mol O2失去電子物質(zhì)的量為4×2.8 mol=11.2 mol，根據(jù)得失電子守恒有6（2.4-x） mol+2y mol=11.2 mol；陰極出來(lái)的混合氣體中苯蒸氣的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為x÷（10+y）= 0.1；聯(lián)解得x=1.2 mol，電流效率為6×（2.4-1.2）÷ 11.2×100%=64.3%。

【答案】①A→D ②C6H6+6H++6e-C6H12 ③64.3%

【備考啟示】“定量計(jì)算進(jìn)入化學(xué)意味著化學(xué)的成熟”“將化學(xué)問(wèn)題抽象成數(shù)學(xué)問(wèn)題是思維的飛躍”等觀(guān)點(diǎn)是命題專(zhuān)家的共識(shí)。要加強(qiáng)復(fù)習(xí)備考的針對(duì)性就應(yīng)重視通過(guò)計(jì)算和推理解決實(shí)際化學(xué)計(jì)算題。

Q博士課后作業(yè)參考答案：

（Ⅰ）λ =± 1.

（Ⅱ）證明：由已知，λ > 0，x1=x2及y1=y2=2，可得xn> 0，yn> 0，由不等式的性質(zhì)，有≥λ≥λ2≥…≥

λn-1= λn-1；另一方面，=λ=λ2=…=λn-1=

λn-1，故 ≥λn-1=（n=N*），即≤（n=N*）.