高中化學(xué)計(jì)算解題的基本思維方式詳解
在化學(xué)的學(xué)習(xí)中，學(xué)生需要注意化學(xué)的計(jì)算題，下面學(xué)習(xí)啦的小編將為大家?guī)砀咧谢瘜W(xué)的計(jì)算題的解題的思維介紹，希望能夠幫助到大家。
高中化學(xué)計(jì)算解題的基本思維方式
化學(xué)計(jì)算題千變?nèi)f化，千差萬別，解法不一. 解題雖然沒有一成不變的方式方法，卻應(yīng)建立解題的基本思維方式. 題示信息+基礎(chǔ)知識+邏輯思維+心理素質(zhì)，就是這樣一種思維方式. 它強(qiáng)調(diào)解題應(yīng)按一定的基本步驟進(jìn)行，其中最不可缺少的4個步驟是：
1?認(rèn)真閱讀，挖掘題示信息 認(rèn)真審題，明確條件和要求，挖掘題示和信息，弄清要解決的問題. 有些關(guān)鍵題示往往成為解題的突破口.
2?靈活組合，運(yùn)用基礎(chǔ)知識 弄清題意后，在明確化學(xué)涵義的基礎(chǔ)上，需選擇、調(diào)用貯存在自己腦中的基礎(chǔ)知識塊，使之分解、遷移、轉(zhuǎn)換、重組. 化學(xué)基礎(chǔ)知識的融會貫通、組合運(yùn)用是解決化學(xué)問題的基礎(chǔ).
3?充分思維，形成解題思路 融入思考，運(yùn)用化學(xué)知識，找出已知項(xiàng)與未知項(xiàng)在量方面的內(nèi)在聯(lián)系;找出突破口，并抓準(zhǔn)解題的關(guān)鍵環(huán)節(jié);廣開思路，使隱蔽的關(guān)系項(xiàng)變明顯，最終形成正確的解題思路，并靈活選擇適合的方法將題解出.
4?調(diào)整心態(tài)，提高心理素質(zhì) 一旦形成解題答案后，有些學(xué)生或因盲目沖動、或因焦慮程度過高、或因"暗示"干擾等等，忽視了對解題過程的監(jiān)控和答案合理性驗(yàn)算，這些都與學(xué)生的心理因素有關(guān). 尤其是化學(xué)計(jì)算，需要逐步認(rèn)識和消除心理性失誤造成對解題成績的影響，才可能考出最佳水平. 以上4個步驟是解題思維的四個基本步驟. 從某種意義上講，它也是一種能力，反映了解決化學(xué)問題的基本能力要求，所以我們有時(shí)稱"題示信息+基礎(chǔ)知識+邏輯思維+心理素質(zhì)"為解題的能力公式.
示例 (2002年春季高考題)三聚氰酸C3N3(OH)3可用于消除汽車尾氣中的氮氧化物(如NO2). 當(dāng)加熱至一定溫度時(shí)，它發(fā)生如下分解：C3N3(OH)3=3HNCO.
(1)寫出HNCO和NO2反應(yīng)的化學(xué)方程式. 分別指明化合物中哪種元素被氧化，哪種元素被還原，標(biāo)出電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目.
(2)若按上述反應(yīng)式進(jìn)行反應(yīng)，試計(jì)算吸收1.0kgNO2所消耗的三聚氰酸的質(zhì)量.
解析 (1)步驟：寫出HNCO和NO2反應(yīng)方程式?配平?確定化合價(jià)變化?確定N、C、O、H化合價(jià)?確定HNCO的結(jié)構(gòu)式(H-NCO)，問題得解. (審題、挖掘題示信息) (2)分析反應(yīng)：H+→+CO2+H2O，反應(yīng)前后H、O、N化合價(jià)不變，根據(jù)化合價(jià)升降數(shù)相等，配平. 根據(jù)氧化還原反應(yīng)概念形成另一答題點(diǎn). (基礎(chǔ)知識) (3)根據(jù)共價(jià)化合物化合價(jià)概念，可從結(jié)構(gòu)式判斷HNCO中各元素的化合價(jià). 反應(yīng)中元素化合價(jià)升高(或降低)數(shù)=元素原子失去(或得到)電子數(shù). 由配平的方程式確定計(jì)算關(guān)系式：C3N3(OH)3～3HNCO～9/4NO2. (邏輯思維) (4)檢索審題：知識、方法、計(jì)算是否有疏漏， 答案的合理性(如得、失電子數(shù)是否相等，有效數(shù)據(jù)取舍等，解題規(guī)范性等). (心理素質(zhì)) HNCO中的氮元素被氧化，NO2中的氮元素被還原. (2)1.2kg.
高考化學(xué)知識點(diǎn)計(jì)算訓(xùn)練
1?以微觀的質(zhì)子數(shù)、中子數(shù)、電子數(shù)、質(zhì)量數(shù)、核外電子數(shù)、陰、陽離子的電荷數(shù)、原子序數(shù)為主的有關(guān)原子結(jié)構(gòu)的計(jì)算. 2?判斷氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物的價(jià)態(tài)，以反應(yīng)過程中原子守恒為主的有關(guān)化合價(jià)計(jì)算. 3?以物質(zhì)的量、質(zhì)量、氣體體積、微觀粒子數(shù)為主的有關(guān)阿伏加德羅常數(shù)的計(jì)算. 4?以多角度、多綜合為主的有關(guān)化學(xué)反應(yīng)速率及化學(xué)平衡的計(jì)算. 5?以物質(zhì)的量濃度、pH、H+濃度、粒子濃度為主的有關(guān)電解質(zhì)溶液的計(jì)算. 6?有關(guān)溶解度、溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)、物質(zhì)的量濃度相互關(guān)系的計(jì)算. 7?以確定有機(jī)物分子組成為主的計(jì)算. 8?以處理圖表數(shù)據(jù)、定量實(shí)驗(yàn)結(jié)果等為主的應(yīng)用性計(jì)算.
題型訓(xùn)練例釋 ?
1? 今有0.1mol·L-1Na2SO4溶液300 mL，0.1mol·L-1MgSO4溶液200mL和0.1mol·L-1A12(SO4)3溶液100mL，這三種溶液中硫酸根離子濃度之比是( ).
A? 1∶1∶1 B? 3∶2∶1 C? 3∶2∶3 D? 1∶1∶3 (濃度的計(jì)算及思維的敏捷性測試.
答：D
2? 6.4g銅與過量的硝酸(8mol/L 60mL)充分反應(yīng)后，硝酸的還原產(chǎn)物有NO、NO2，反應(yīng)后溶液中所含H+為nmol，此時(shí)溶液中所含NO3-的物質(zhì)的量為( ).A? 0.28mol B? 0.31mol C? (n+0.2)mol D? (n+0.4)mol (化學(xué)方程式計(jì)算、守恒法運(yùn)用. 答：C. )
3? 在一固定容積的密閉容器中，充入2molA和1molB發(fā)生如下反應(yīng)：2A(g)+B(g)?xC(g)，達(dá)到平衡后，C的體積分?jǐn)?shù)為W%;若維持容器體積和溫度不變以0.6molA、0.3molB和1.4molC為起始物質(zhì)，達(dá)到平衡后，C的體積分?jǐn)?shù)也為W%，則x的值為( ). A? 4 B? 3 C? 2 D? 1 (等效平衡計(jì)算、思維多向性等.
答：B、C. )
4? C8H18經(jīng)多步裂化，最后完全轉(zhuǎn)化為C4H8、C3H6、C2H6、C2H4、CH4五種氣體的混合物. 該混合物的平均相對分子質(zhì)量可能是( ). A? 28 B? 30 C? 38 D? 40 (平均相對分子質(zhì)量計(jì)算、守恒法和極端假設(shè)法運(yùn)用等. 答：B、C. )
5? 如圖1表示金屬X，Y以及它們的合金Z分別與足量鹽酸反應(yīng)時(shí)產(chǎn)生氫氣量的情況，其中橫坐標(biāo)表示消耗金屬的物質(zhì)的量，縱坐標(biāo)表示產(chǎn)生氫氣的體積(標(biāo)準(zhǔn)狀況). 下列有關(guān)Z的組成判斷正確的是( ). A? n(Na)∶n(Fe)=2∶1 B? n(Mg)∶n(K)=1∶2 C? n(Na)∶n(Al)=1∶3 D? n(K)∶n(Al)=1∶1 氣體摩爾體積計(jì)算、圖像計(jì)算，平均值法和十字交叉法運(yùn)用等.
答：D.
以高考Ⅱ卷為基準(zhǔn)的利用數(shù)學(xué)工具解決化學(xué)問題的化學(xué)計(jì)算思想方法訓(xùn)練
近幾年高考化學(xué)試題Ⅱ卷中的化學(xué)計(jì)算試題，要求考生將題目中各種信息轉(zhuǎn)變成數(shù)學(xué)條件，邊計(jì)算邊討論足量、適量、過量、不過量等各種邊界條件，利用不等式、不定方程、幾何定理、數(shù)軸、圖像等數(shù)學(xué)工具，靈活機(jī)智地將化學(xué)問題抽象成為數(shù)學(xué)問題，或者是將隱含的信息變?yōu)閿?shù)學(xué)的邊界條件，以解決化 學(xué)問題. 高考化學(xué)試題中計(jì)算題使用的數(shù)學(xué)思想主要有函數(shù)思想、分類討論思想、數(shù)形結(jié)合思想等.
1?函數(shù)思想：就是用運(yùn)動、變化的觀點(diǎn)去分析和處理化學(xué)問題中定量與變量之間的相依關(guān)系，建立數(shù)學(xué)模型，解決化學(xué)問題.
2?分類討論思想：按照一定的標(biāo)準(zhǔn)把復(fù)雜、綜合的計(jì)算題分解成幾個部分或幾種情況，然后逐個解決. 適用于連續(xù)、多步化學(xué)反應(yīng)過程的計(jì)算，一般使用"特值-數(shù)軸"法. 特值：按某個化學(xué)方程式恰好反應(yīng)的比值確定. 數(shù)軸：用變化的量或方程式中反應(yīng)物的比值作為數(shù)軸的變量畫出數(shù)軸，將連續(xù)分步化學(xué)反應(yīng)過程分解為某個范圍的特定反應(yīng)過程，分段討論，作出完整的答案.
3?數(shù)形結(jié)合思想：就是將復(fù)雜或抽象的數(shù)量關(guān)系與直觀形象的圖形在方法上互相滲透，并在一定條件下互相轉(zhuǎn)化和補(bǔ)充的思想，以此開闊解題思路，增強(qiáng)解題的綜合性和靈活性，探索出一條合理而簡捷的解題途徑. 可分為利用數(shù)求解形的題目和利用形求解數(shù)的題目. 按現(xiàn)行高考化學(xué)計(jì)算主流題型，分類設(shè)計(jì)針對性訓(xùn)練如下.
1?混合物反應(yīng)的計(jì)算
?、倩旌衔镉?jì)算是化學(xué)計(jì)算中的一種最基本的類型. 混合物可以是固體、氣體或溶液，解題過程中必須仔細(xì)審題，理清各物質(zhì)之間的數(shù)量關(guān)系，必要時(shí)可采用圖示或簡捷的化學(xué)用語表示.
?、诙旌衔锸腔旌衔镉?jì)算中最重要也最基本的一種類型，其一般解題思路是：設(shè)二個未知數(shù)，然后根據(jù)有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式中物質(zhì)的量關(guān)系，列出二元一次方程組求解.
?、墼诮忸}過程中注意運(yùn)用原子守恒、電荷守恒、極值法等方法，以簡化解題過程.
題1 在含有7.16gNaHCO3和Na2CO3的溶液中加入1 mol·L-1的硫酸溶液70 mL，完全反應(yīng)后生成1.792L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)CO2，計(jì)算原溶液中含Na2CO3的質(zhì)量.
答：2.12g.
2?過量問題的計(jì)算
過量判斷的化學(xué)計(jì)算題出現(xiàn)較多，其判斷的方法因題型(即所給已知條件)不同而不同. 常見的有常規(guī)方法、極端假設(shè)法、產(chǎn)物逆推法等. 因此判斷的方法靈活多變，具有一定的難度.
題2 在一定條件下，使H2和O2的混合氣體26g充分發(fā)生反應(yīng). 所得產(chǎn)物在適當(dāng)溫度下跟足量的固體Na2O2反應(yīng)，使固體增重2g. 求原混合氣體中O2和H2的質(zhì)量.
答：O2∶24g，H2∶2g或O2∶16g;H2∶10g.
3?確定復(fù)雜化學(xué)式的計(jì)算
該類題目的特點(diǎn)是：給出一種成分較為復(fù)雜的化合物及其發(fā)生某些化學(xué)反應(yīng)時(shí)產(chǎn)生的現(xiàn)象，通過分析、推理、計(jì)算，確定其化學(xué)式. 此類題目將計(jì)算、推斷融為一體，計(jì)算類型靈活多變，具有較高的綜合性，在能力層次上要求較高. 其解題的方法思路：一是依據(jù)題目所給化學(xué)事實(shí)，分析判斷化合物的成分;二是通過計(jì)算確定各成分的物質(zhì)的量之比.
題3 為測定一種復(fù)合氧化物型的磁性粉末材料的組成，稱取12.52g樣品，將其全部溶于過量稀硝酸后，配成100 mL溶液. 取其一半，加入過量K2SO4溶液，生成白色沉淀，經(jīng)過濾、洗滌、烘干后得4.66g固體. 在余下的50mL溶液加入少許KSCN溶液，顯紅色;如果加入過量NaOH溶液，則生成紅褐色沉淀，將沉淀過濾、洗滌、灼燒后得3.20 g固體. (1)計(jì)算磁性粉末材料中氧元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù). (2)確定該材料的化學(xué)式.
答：①20.45%. ②BaFe2O4(或BaO·Fe2O3).
4?有機(jī)物計(jì)算
推算有機(jī)物的分子式或結(jié)構(gòu)簡式，有機(jī)混合物的組成和含量的計(jì)算，有機(jī)物燃燒反應(yīng)有關(guān)量的討論及有機(jī)信息遷移等有關(guān)計(jì)算.
題4 某含氧有機(jī)化合物可以作為無鉛汽油的抗爆震劑，它的相對分子質(zhì)量為88.0，含碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為68.2%，含氧的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為13.6%，紅外光譜和核磁共振氫譜顯示該分子中共有4個甲基. 請寫出其結(jié)構(gòu)簡式.
答：(CH3)3COCH3.
5?多步反應(yīng)的計(jì)算
題目特征是化學(xué)反應(yīng)原理是多個連續(xù)反應(yīng)發(fā)生，起始物與目標(biāo)物之間存在確定的量的關(guān)系. 解題時(shí)應(yīng)先寫出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式，再找出已知物和未知物之間的物質(zhì)的量關(guān)系，列出計(jì)算.
題5 已知下列化學(xué)反應(yīng)： 4FeS+7O22Fe2O3+4SO2 2H2S+SO2=3S+2H2O Na2SO3+SNa2S2O3用下列途徑制備海波(Na2S2O3·5H2O)： (1)計(jì)算：原料FeS在反應(yīng)(a)和(b)中的理論分配比. (2)現(xiàn)有88gFeS，設(shè)NaOH溶液吸收SO2的吸收率為96%，問最多制備海波質(zhì)量為多少﹖
答：①2∶1. ②120g
6?范圍討論計(jì)算
依據(jù)的化學(xué)原理是反應(yīng)物之間相對含量不同而產(chǎn)物不同(如H2S與O2反應(yīng)、多元酸與堿反應(yīng)、CuO與焦炭反應(yīng)、Na2O2與NaHCO3共熱、C12與NH3反應(yīng)等)，所以，此類題目實(shí)際上是過量計(jì)算的演化和延伸. 范圍討論計(jì)算的解題方法思路是：
(1)寫方程式、找完全點(diǎn). 即寫出因反應(yīng)物相對量不同而可能發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式并分別計(jì)算找出兩者恰好完全反應(yīng)時(shí)的特殊點(diǎn).
(2)確定范圍、計(jì)算判斷. 即以恰好完全反應(yīng)的特殊點(diǎn)為基準(zhǔn)，討論大于、小于或等于的情況，從而劃出相應(yīng)的區(qū)間，確定不同范圍，然后分別討論在不同范圍內(nèi)推測判斷過量，從而找出計(jì)算根據(jù)，確定計(jì)算關(guān)系.
題6 向300 mL KOH溶液中緩慢通入一定量的CO2氣體，充分反應(yīng)后，在減壓低溫下蒸發(fā)溶液，得到白色固體. 請回答下列問題：
(1)由于CO2通入量不同，所得到的白色固體的組成也不同，試推斷有幾種可能的組成，并分別列出.
(2)若通入CO2氣體為2.24 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)，得到11.9g的白色固體. 請通過計(jì)算確定此白色固體是由哪些物質(zhì)組成的，其質(zhì)量各為多少?所用的KOH溶液的物質(zhì)的量濃度為多少?
答(1)4種. ①KOH、K2CO3. ②K2CO3. ③K2CO3、KHCO3. ④KHCO3.
(2)K2CO3∶6.9g， KHCO3∶5.0g;c(KOH)=0.50mol/L.
7?信息遷移型計(jì)算
題目材料給出與計(jì)算有關(guān)的新信息，為了將給出的信息遷移至題設(shè)情境中，需要調(diào)用苦干已有的知識，形成新的知識網(wǎng)絡(luò). 信息遷移題的出現(xiàn)，有利于考查計(jì)算技能，有利于公平競爭.
題7 參考下列(a)～(c)項(xiàng)的敘述并回答有關(guān)問題.
(a) 皂化是使1g油脂皂化所需要的氫氧化鉀的毫克數(shù).
(b) 碘值是使100g油脂加成碘的克數(shù).
(c) 各種油脂的皂化值、碘值列表如下(假設(shè)下述油脂皆為(RCOO)3C3H5型的單甘油酯)：
(1)主要成分皆為(C17H33COO)3C3H5(相對分子質(zhì)理884)形成的油，其皂化值是_______.
(2)硬化大豆油的碘值小的原因是_________.
(3)使碘值為180的魚油100g硬化所需要吸收的氫氣在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積至少是_______L.
(4)比較油脂的皂化值大小，可推知油脂_____.
答：①190. ②主要為飽和脂肪酸甘油酸. ③15.9，④不同的油脂，所含的CC數(shù)不同.
8?半定量計(jì)算
將化學(xué)概念、原理的定性知識和化學(xué)定量計(jì)算結(jié)合的一類試題. 解答此類題應(yīng)注重對相關(guān)化學(xué)知識的理解、分析、應(yīng)用上，從而形成正確的解計(jì)算題的思想方法. 刪減繁雜的數(shù)學(xué)計(jì)算是高考化學(xué)命題的趨勢.
題8 (1)由2個C原子、1個O原子、1個N原子和若干個H原子組成的共價(jià)合物，H的原子數(shù)目最多為_____個，試寫出其中一例的結(jié)構(gòu)簡式______.
(2)若某共價(jià)化合物分子只含有C、N、H三種元素，且以n(C)和n(N)分別表示C和N的原子數(shù)目，則H原子數(shù)目最多等于_________. (3)若某共價(jià)化合物分子中含有C、N、O、H四種元素，且以n(C)、n(N)和n(O)分別表示C、N和O的原子數(shù)目，則H原子數(shù)目最多等于_________.
答：①7;H2NCH2-CH2OH. ②2n(C)+n(N)+2. ③2n(C)+n(N)+2.
9? 數(shù)據(jù)缺省型的計(jì)算
數(shù)據(jù)缺省型題目的特點(diǎn)是：構(gòu)成計(jì)算要素的已知量缺省，要求學(xué)生根據(jù)計(jì)算要求補(bǔ)充這一缺省量，然后進(jìn)行有關(guān)計(jì)算. 數(shù)據(jù)缺省型計(jì)算題是近幾年國家命題組開發(fā)出來的成功計(jì)算題型. 此類試題對考查學(xué)生邏輯思維能力及學(xué)習(xí)潛能特別有效.
題9 一般情況下，較強(qiáng)的氧化劑[如 MnO2、KMnO4、KClO3、K2Cr2O7、Ca(ClO)2等]氧化濃鹽酸時(shí)，有如下反應(yīng)規(guī)律：氧化劑+濃鹽酸→金屬氯化物+水+氯氣. 將Ag漂粉精(過量)放入BLcmol/L濃鹽酸中. ①寫出發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：_____、____;②欲測定鹽酸被漂粉精氧化的最低濃度D，缺少的條件是______(用字母表示，并說明字母含義)，列出求D的計(jì)算式，D=_____(假設(shè)溶液體積不變). ①漂粉精與不同濃度的鹽酸的反應(yīng)為： Ca(ClO)2+4HCl(濃)=CaC12+2C12↑+2H2O， Ca(ClO)2+2HC1(稀)=CaC12+2HC10. ②需測定"標(biāo)準(zhǔn)狀況下生成C12的體積VL". D=， 或mol/L.
10? 圖表型的計(jì)算
本題型特點(diǎn)是解題條件隱含在圖表之中，旨在考查學(xué)生挖掘圖表信息能力、觀察能力與思維的深刻性等.
題10 圖2是100mgCaC2O4·H2O受熱分解時(shí)，所得固體產(chǎn)物的質(zhì)量隨溫度變化的曲線. 試?yán)脠D2中信息結(jié)合所學(xué)的知識，回答下列各問題： (1)溫度分別為t1和t2時(shí)，固體產(chǎn)物的化學(xué)式A是_____，B是______. (2)由CaC2O4·H2O得到A的化學(xué)方程式為___________________________________. (3)由A得到B的化學(xué)方程式為________. (4)由圖計(jì)算產(chǎn)物C的相對分子質(zhì)量，并推斷C的合理的化學(xué)式. 答：①CaC2O4? CaCO3. ②CaC2O4·H2OCaC2O4+H2O↑. ③CaC2O4CaCO3+CO↑. ④56;CaO.
11? STS計(jì)算
計(jì)算背景材料為科學(xué)、技術(shù)與社會內(nèi)容，反映化學(xué)學(xué)科發(fā)展的時(shí)代性和發(fā)展性. 如最新科技、化工生產(chǎn)、環(huán)境治理等方面計(jì)算.
題11 在氯氧化法處理含CN-的廢水過程中，液氯在堿性條件下可以將氰化物氧化成氰酸鹽(其毒性僅為氰化物的千分之一)，氰酸鹽進(jìn)一步被氧化為無毒物質(zhì).
(1)某廠廢水中含KCN，其濃度為650 mg/L. 現(xiàn)用氯氧化法處理，發(fā)生如下反應(yīng)(其中N均為-3價(jià))： KCN+2KOH+C12→KOCN+2KC1+H2O 被氧化的元素是_________.
(2)投入過量液氯，可將氰酸鹽進(jìn)一步氧化為氮?dú)? 請配平下列化學(xué)方程式，并標(biāo)出電子移方向和數(shù)目： □KOCN+□KOH+□C12→□CO2+□N2+□KC1+□H2O
(3)若處理上述廢水20L，使KCN完全轉(zhuǎn)化為無毒物質(zhì)，至少需液氯______g.
答：①C. ② ③33.5.
題12 已知1mol e-轉(zhuǎn)移時(shí)所通過的電量為1法拉第(F)，1F=96500C. 現(xiàn)有一個鉛蓄電池，最初有100gPb和100g PbO2加入過量的硫酸，發(fā)生如下反應(yīng)： Pb+PbO2+2H2SO4PbSO4+2H2O 理論上，一個電池可以放電直到其中的一個電極完全耗盡為止. 假如現(xiàn)不再充電，電池工作到反應(yīng)完全，若該電池放電電流為1.00A. 通過計(jì)算求：
(1)正、負(fù)極的電極材料，________極先消耗完.
(2)理論上該電池放電最長時(shí)間是多少小時(shí)?答：①正. ②22.4h. 學(xué)生經(jīng)過以上化學(xué)計(jì)算題型訓(xùn)練，可形成化學(xué)計(jì)算解題技能，并逐步培養(yǎng)《考試說明》規(guī)定的"將化學(xué)問題抽象為數(shù)學(xué)問題，利用數(shù)學(xué)工具，通過計(jì)算和推理?結(jié)合化學(xué)知識 解決化學(xué)問題的能力".
高中化學(xué)燃料電池的電極反應(yīng)式的書寫介紹
一、電極反應(yīng)書寫常見錯誤舉例及錯因分析
1.完成甲烷—硫酸構(gòu)成的燃料電池的電極反應(yīng)
1正極：2O2+8e- +4H+=4OH-
2正極：O2+8e- =O2-
3正極：2O2+8e- +4H2O=8OH-
4負(fù)極：CH4-8e- +2OH- =CO2+6H2O
5正極：CH4-8e- +3OH- =CO32-+7H+
錯因分析：在硫酸溶液顯酸性，其中有很多H+,那么OH-、O2-、 CO32-就不能存在的因此書寫電極反應(yīng)就應(yīng)關(guān)注溶液的酸性;24中還存在質(zhì)量不守恒電、荷不守恒的問題;5中CO32-與7H+本來就不能共存的，且沒有區(qū)分開正、負(fù)極
2.完成甲烷—氫氧化鈉燃料構(gòu)成的燃料電池的電極反應(yīng)
1正極：O2+8e- +H2O=8OH-
2正極：O2+8e- +H+=H2O
3負(fù)極：CH4-8e- +OH- =CO2+6H2O
錯因分析：在氫氧化鈉溶液顯堿性，其中有很多OH-+ ，那么H+、O2-、 CO2就不能存在的因此書寫電極反應(yīng)就應(yīng)關(guān)注溶液的堿性;1中還存在質(zhì)量不守恒、23同時(shí)存在質(zhì)量、電荷不守恒的問題。
二、解題程序介紹
例：完成甲醛——氫氧化鈉燃料電池的電極反應(yīng)
1.純氧化還原反應(yīng)角度分析：
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氧化反應(yīng)：HCHO-6e→CO2+H+
還原反應(yīng)：O2+4e-→2O2-
(暫不考慮電解質(zhì)的作用、也不必配平只考慮價(jià)態(tài)變化和得失電子)
2.將負(fù)、正極與氧化還原、反應(yīng)對應(yīng)起來置換
1理解好原電池的原理熟記下表關(guān)系
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兩極
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反應(yīng)
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電子得失
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電子流向
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化合價(jià)變化
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正極
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還原反應(yīng)
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得電子
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電子流入
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降低
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負(fù)極
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氧化反應(yīng)
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失電子
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電子流出
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升高
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2借助干電池的正負(fù)極建立上述對應(yīng)關(guān)系
負(fù)極(氧化反應(yīng))：HCHO-6e→CO2+H+
正極(還原反應(yīng))：O2+4e-→2O2-
3.檢查修正電極反應(yīng)：
第一步：分析電解質(zhì)溶液成分看有哪一些粒子能和上面的電極反應(yīng)式中的微粒結(jié)合
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負(fù)極：HCHO-6e-+ OH-→CO32-+ H2O
正極：O2+4e-+ H2O→2OH-
第二步:檢查電荷是否守恒
負(fù)極：HCHO-6e-+8OH-→CO32-+H2O
正極：O2+4e-+ H2O→4OH-
第三步:檢查質(zhì)量是否守恒
負(fù)極：HCHO-6e-+8OH-→CO3+5H2O
正極：O2+4e-+ 2H2O→4OH-
三、教學(xué)前瞻性設(shè)計(jì)
由于本部分知識和氧化還原反應(yīng)、離子反應(yīng)有著不可分割的聯(lián)系所以在進(jìn)行前兩部分教學(xué)和習(xí)題講評時(shí)就應(yīng)有意識地進(jìn)行教學(xué)鋪墊比如：分析氧化還原反應(yīng)時(shí)將它分為氧化反應(yīng)部分，還原反應(yīng)部分;在進(jìn)行離子方程式教學(xué)時(shí)進(jìn)行電荷守恒訓(xùn)練，尤其是對氧化還原型離子方程進(jìn)行分析時(shí)就可結(jié)合二都進(jìn)行強(qiáng)化
四、習(xí)題遷移訓(xùn)練
15.(05廣東)一種新燃料電池，一極通入空氣，另一極通入丁烷氣體;電解質(zhì)是摻雜氧化釔(Y2O3)的氧化鋯(ZrO2)晶體，在熔融狀態(tài)下能傳導(dǎo)O2-。下列對該燃料說法正確的是()
A. 在熔融電解質(zhì)中，O2-由負(fù)極移向正極
B. 電池的總反應(yīng)是：2C4H10 + 13O2 → 8CO2 + 10H2O
C. 通入空氣的一極是正極，電極反應(yīng)為：O2 + 4e- = 2O2-
D. 通入丁烷的一極是正極，電極反應(yīng)為：C4H10 + 26e- + 13O2 = 4CO2 + 5H2O
答案：BC提示：1、電解質(zhì)是摻雜氧化釔(Y2O3)的氧化鋯(ZrO2)晶體，在熔融狀態(tài)下能傳導(dǎo)O2-即電解質(zhì)混合物中的陰離子就是O2-陽離子就是金屬離子;2、O2+4e-→2O2-;C4H10只能失電子的
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