04 建构模型 突破原电池问题-《中学生数理化》高考理化2023年10月刊

􀥎􀥎􀥎􀥎􀥎􀥎􀥎􀥎􀥎􀥎􀥎􀥎􀥎􀥎􀥎􀥎􀥎􀥎􀥎􀥎􀥎􀥎􀥎􀥎􀥎􀥎􀥎􀥎􀥎􀥎􀥎􀥎􀥎􀥎􀥎􀥎􀥎􀥎􀥎􀥎􀥎􀥎􀥎􀥎 的量为2.6 mol+0.1 mol=2.7 mol。 (4)发生的反应为BaCO3(s)+SO2-4 (aq) 􀜩􀜨􀜑 BaSO4(s)+CO2-3 (aq)。 K = c(CO2-3 ) c(SO2-4 ) = c(Ba2+)·c(CO2-3 c(Ba2+)·c(SO2-4 ) = Ksp(BaCO3) Ksp(BaSO4) = 2.6×10-9 1.0×10-10 ,生成BaSO4 沉淀 0.1 mol需 Na2SO4 0.1 mol,保持平衡时溶 液中 SO2-4 的 浓 度 符 合 关 系 式 c(CO2-3 ) c(SO2-4 ) = 0.1 mol·L-1 c(SO2-4 ) = 2.6×10-9 1.0×10-10 ,c(SO2-4 )= 0.1 26 mol· L-1 = 0.003 8 mol· L-1, n(SO2-4 )=0.003 8 mol·L-1×1.0 L= 0.003 8 mol,则需加入Na2SO4 的物质的量为 0.0038 mol+0.1 mol=0.103 8 mol。 解后反思:溶液中的粒子平衡是化学平 衡的一种,在平衡计算中,三段式同样适用。 (1)(2)要注意电离和水解通常比较微弱,电 离的弱酸分子或水解的弱酸阴离子(或弱碱 阳离子)对平衡浓度的影响可以忽略不计。 (3)(4)既要考虑转化又要考虑平衡的存在, 理论上硫酸钡和碳酸钡可以相互转化,但是 通过2.6 mol·L-1、0.003 8 mol·L-1 及 2.7 mol、0.103 8 mol 我 们 不 难 发 现 0.003 8 mol·L-1 容易实现,若该温度下饱和碳 酸钠溶液的物质的量浓度小于2.6 mol·L-1, 则BaSO4 不能全部转化为BaCO3,只可能部 分转化。 (责任编辑 谢启刚) 建构模型 突破原电池问题 ■湖北省英山县长冲高级中学 张进华 原电池和化学电源是化学学科核心知 识,也是高频考点。它侧重考查原电池工作 原理、电极判断、电极反应式和总反应方程式 的书写、电流(或电子流动)方向、离子移动方 向、根据反应式进行相关化学计算等。原电 池和化学电源考题常以社会生活和科技前沿 等热点问题为背景,题目图表符号多,信息丰 富,命题往往“源于教材而又高于教材”,要求 考生有较强的陌生情境下信息获取能力和分 析解决问题能力,从而成为考生学习和考试的 一个难点。那么如何学好原电池和化学电源 知识,这里笔者从化学学科五大核心素养中的 “证据推理与模型认识 ” 角度进行初步探究。 模块一:建立模型认知 1.原电池建模。 原电池是一种将化学能转变为电能的装 置。其实质是依据一定条件,将氧化还原反 应中还原剂失去的电子经过导线传给氧化 剂,使氧化反应和还原反应分别在负、正两极 进行。形成条件有:①有两种活泼性不同的 金属(或一种是非金属导体)作电极;②有电 解质溶液(一般与活泼的电极发生自发的氧 化还原反应);③形成闭合回路。 2.从电极的角度认知原电池模型。 (1)电极:较活泼的金属为负极,较不活 泼的金属(或非金属导体)为正极。 (2)反应:负极发生氧化反应,正极发生 还原反应。 (3)电子:电子流出(电流流入)的为负极,电 子流入(电流流出)的为正极。正、负极通过的电 子的量相等(电子守恒)。电子只能在导线中流 动,不能在电解质溶液里流动(电子不下水)。 (4)离子:原电池工作时阳离子向正极运 动,阴离子向负极运动。 (5)介质:在酸性介质的电极反应式中不 出现OH-,在碱性介质的电极反应式中不能 有 H+出现。 模块二:典例讲解 例 1 根据反应2Ag++Cu􀪅􀪅Cu2++ 2Ag,设计如下页图1所示原电池,下列说法 错误的是( )。 A.X可以是银或石墨 B.Y是硫酸铜溶液 C.电子从铜电极经外电路流向X电极 41 知识篇 创新题追根溯源 高考理化 2023年10月 {#{QQABDYIQgggoAAJAAAhCUwUQCEEQkAAACAoGwAAIsAAAwAFABAA=}#} 图1 D.X 极上的电极反应式 为Ag++e-􀪅􀪅Ag 解析:由电池反应2Ag++ Cu􀪅􀪅2Ag+Cu2+ 可知,铜作 负极,电极反应为Cu-2e-􀪅􀪅 Cu2+;X为正极,可以是比铜不 活泼的银或石墨等,电极反应 为Ag++e- 􀪅􀪅Ag。电解质溶液中需含有