教材是對(duì)課程標(biāo)準(zhǔn)的具體化，是教學(xué)的依據(jù)，體現(xiàn)了新課程理念，突出了對(duì)化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的要求，是命題的依據(jù)．近幾年，化學(xué)試題逐漸朝著緊扣教材、強(qiáng)化學(xué)生核心素養(yǎng)的方向發(fā)展．教材不僅是高考命題的資源依據(jù)，同時(shí)滲透著命題改革方向的信息．筆者選取近幾年的高考試題，以人教版（２０２０年版）選擇性必修１教材（以下簡稱教材）為例，闡釋與電化學(xué)有關(guān)的高考試題與教材的密切關(guān)系，以期引起大家的關(guān)注與深思．

１ 鋅錳電池與教材主干知識(shí)的關(guān)聯(lián)

相關(guān)裝置及電極反應(yīng)如表１所示．

例１ （２０２４年北京卷）酸性鋅錳干電池的構(gòu)造示意圖如圖３所示．關(guān)于該電池及其工作原理，下列說法正確的是（ ）

A．石墨作電池的負(fù)極材料

B．電池工作時(shí)，NH４＋向負(fù)極方向移動(dòng)

C．MnO２ 發(fā)生氧化反應(yīng)

D．鋅筒發(fā)生的電極反應(yīng)為Zn－２e－ ＝Zn２＋

答案 D．

【考題溯源】本題與教材知識(shí)高度吻合，只要了解表１的兩極反應(yīng)原理和方程式的書寫，本題可解．

例２ （２０２４年全國甲卷） 科學(xué)家使用δＧMnO２ 研制了一種MnO２ＧZn 可充電電池（如圖４）．電池工作一段時(shí)間后，MnO２ 電極上檢測(cè)到MnOOH 和少量ZnMn２O４．下列敘述正確的是（ ）．

A．充電時(shí)，Zn２＋ 向陽極方向遷移

B．充電時(shí)，會(huì)發(fā)生反應(yīng)Zn＋２MnO２＝ZnMn２O４

C．放電時(shí)，正極反應(yīng)有MnO２ ＋ H２O＋e－ ＝MnOOH＋OH-

D．放電時(shí)，Zn電極質(zhì)量減少０.６５g，MnO２ 電極生成了０.０２０molMnOOH

答案 C．

【考題溯源】本題在教材一次電池的基礎(chǔ)上深化成二次電池進(jìn)行考查，體現(xiàn)了思維的進(jìn)階和高考命題超越教材的命題理念．充電時(shí)該裝置為電解池，電解池中陽離子向陰極遷移，選項(xiàng)A 不正確．放電時(shí)，負(fù)極的電極反應(yīng)為Zn－２e－ ＝Zn２＋ ，則充電時(shí)陰極反應(yīng)為Zn２＋ ＋２e－ ＝Zn，選項(xiàng)B 不正確．放電時(shí)MnO２ 電極為正極，正極上檢測(cè)到MnOOH 和少量ZnMn２O４，則正極上主要發(fā)生的電極反應(yīng)是MnO２＋H２O＋e－ ＝MnOOH＋OH－ ，選項(xiàng)C 正確．放電時(shí)，Zn電極質(zhì)量減少０.６５g（物質(zhì)的量為０.０１０ mol），電路中轉(zhuǎn)移０.０２０mol電子，由正極反應(yīng)可知，若正極上只有MnOOH 生成，則MnOOH 的物質(zhì)的量為０.０２０mol，但是正極上還有ZnMn２O４ 生成，因此，MnOOH 的物質(zhì)的量小于０.０２０mol，選項(xiàng)D不正確．答案為C．

【思維模型】解答有關(guān)化學(xué)電源PEmqvKkTOKKWdrgWbrzBOJc8HsQMOLhSPlE/xJDag+8=電極反應(yīng)式書寫試題的思維流程，如圖５所示．

２ 燃料電池與電解池的互逆原理

教材及高考試題的裝置和反應(yīng)原理如表２所示．

例３ （２０２４年甘肅卷）某固體電解池工作原理如圖７所示，下列說法錯(cuò)誤的是（ ）．

A．電極１的多孔結(jié)構(gòu)能增大與水蒸氣的接觸面積

B．電極２是陰極，發(fā)生還原反應(yīng)：O２＋４e－ ＝２O２－

C．工作時(shí)O２－ 從多孔電極１遷移到多孔電極２

D．理論上電源提供２mole－ 能分解１molH２O

答案 B．

【考題溯源】由圖７可知多孔電極１上H２O（g）發(fā)生得電子的還原反應(yīng)轉(zhuǎn)化成H２（g），多孔電極１為陰極，電極反應(yīng)為２H２O＋４e－ ＝２H２＋２O２－ ，多孔電極２為陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)：２O２－ －４e－ ＝O２，選項(xiàng)B錯(cuò)誤．根據(jù)電解總反應(yīng)為２H２O（g）電解=２H２＋O２ 和電子守恒可知，選項(xiàng)D正確．

【思維模型】如圖８所示．

１）注意介質(zhì)是電解質(zhì)溶液還是熔融鹽或氧化物．

２）通入負(fù)極的物質(zhì)為燃料，通入正極的物質(zhì)為氧氣（或其他氧化劑）．

３）通過介質(zhì)中離子的移動(dòng)方向，可判斷電池的正負(fù)極，同時(shí)考慮該離子是否參與靠近一極的電極反應(yīng)．

３ 電解飽和食鹽水裝置的遷移應(yīng)用

電解飽和食鹽水裝置的遷移應(yīng)用如表３所示．

例４ （２０２４年廣東卷）一種基于氯堿工藝的新型電解池（如圖１０），可用于濕法冶鐵的研究．電解過程中，下列說法不正確的是（ ）．

A．陽極反應(yīng)：２Cl－ －２e－ ＝Cl２↑

B．陰極區(qū)溶液中OH－ 濃度逐漸升高

C．理論上每消耗１molFe２O３，陽極室溶液減少２１３g

D．理論上每消耗１molFe２O３，陰極室物質(zhì)最多增加１３８g

答案 C．

【考題溯源】由圖１０可知，右側(cè)電極Cl－ 放電產(chǎn)生Cl２，為陽極，選項(xiàng)A 說法正確．左側(cè)電極為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，F(xiàn)e２O３ 在堿性條件下轉(zhuǎn)化為Fe，電極反應(yīng)為Fe２O３＋６e－ ＋３H２O＝２Fe＋６OH－ ，選項(xiàng)B說法正確（該選項(xiàng)知識(shí)可根據(jù)電解池裝置中的標(biāo)識(shí)物判斷）．中間為陽離子交換膜，Na＋ 由陽極向陰極移動(dòng)．理論上每消耗１ molFe２O３，轉(zhuǎn)移６ mol電子，產(chǎn)生３molCl２，同時(shí)有６molNa＋ 由陽極轉(zhuǎn)移至陰極，則陽極室溶液減少３×７１g＋６×２３g＝３５１g，陰極室物質(zhì)最多增加６×２３g＝１３８g，選項(xiàng)C說法錯(cuò)誤，選項(xiàng)D說法正確．答案為C．

【思維模型】電化學(xué)計(jì)算常用方法如圖１１所示．

４ 電化學(xué)防護(hù)的遷移應(yīng)用

電化學(xué)防護(hù)的遷移應(yīng)用如表４所示．

例５ （２０２４年６月浙江卷）金屬腐蝕會(huì)對(duì)設(shè)備產(chǎn)生嚴(yán)重危害，腐蝕快慢與材料種類、所處環(huán)境有關(guān)．圖１３為２種對(duì)海水中鋼閘門的防腐措施示意圖，下列說法正確的是（ ）．

A．兩圖中，陽極材料本身均失去電子

B．圖１３Ｇ乙中，外加電壓偏高時(shí)，鋼閘門表面可發(fā)生反應(yīng)：O２＋４e－ ＋２H２O＝４OH-

C．圖１３Ｇ乙中，外加電壓保持恒定不變，有利于提高對(duì)鋼閘門的防護(hù)效果

D．兩圖中，當(dāng)鋼閘門表面的腐蝕電流為零時(shí)，鋼閘門、陽極均不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)

答案 B．

【考題溯源】圖１３Ｇ甲為犧牲陽極的陰極保護(hù)法，犧牲陽極一般為較活潑的金屬，作為原電池的負(fù)極，失去電子被氧化;圖１３Ｇ乙為外加電流的陰極保護(hù)法，陽極材料為輔助陽極，其通常是惰性電極，本身不失去電子，選項(xiàng)A、D均不正確．圖１３Ｇ乙中，外加電壓偏高時(shí)，鋼閘門表面積累的電子很多，除了海水中的H＋放電外，海水中溶解的O２也會(huì)競(jìng)爭放電，故可發(fā)生反應(yīng)：O２＋４e－ ＋２H２O＝４OH－ ，選項(xiàng)B正確．圖１３Ｇ乙為外加電流的陰極保護(hù)法，理論上只要能對(duì)抗鋼閘門表面的腐蝕電流即可，當(dāng)鋼閘門表面的腐蝕電流為零時(shí)保護(hù)效果最好;腐蝕電流會(huì)隨著環(huán)境的變化而變化，若外加電壓保持恒定不變，則不能保證抵消腐蝕電流，不利于提高對(duì)鋼閘門的防護(hù)效果，選項(xiàng)C不正確．

【思維模型】金屬防護(hù)分析的思維模型如下．

１）２種防護(hù)方法．

２）解題模型．首先，判斷防護(hù)類型;其次，根據(jù)原電池原理和電解池原理分析防護(hù)原理，結(jié)合生活實(shí)際對(duì)選項(xiàng)做出合理判斷．

５ 教材習(xí)題與高考試題的關(guān)聯(lián)

教材及高考試題的裝置和反應(yīng)原理如表５所示．

例６ （２０２４年全國新課標(biāo)卷）一種可植入體內(nèi)的微型電池工作原理如圖（表５中）所示，通過CuO催化消耗血糖發(fā)電，從而控制血糖濃度．當(dāng)傳感器檢測(cè)到血糖濃度高于標(biāo)準(zhǔn)，電池啟動(dòng)．血糖濃度下降至標(biāo)準(zhǔn)，電池停止工作．（血糖濃度以葡萄糖濃度計(jì)）電池工作時(shí)，下列敘述錯(cuò)誤的是（ ）．

A．電池總反應(yīng)為２C６H１２O６＋O２＝２C６H１２O７

B．b電極上CuO 通過Cu（Ⅱ）和Cu（Ⅰ）相互轉(zhuǎn)變起催化作用

C．消耗１８ mg 葡萄糖，理論上a 電極有０.４mmol電子流入

D．兩電極間血液中的Na＋ 在電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)下的遷移方向?yàn)閎→a

答案 C．

【考題溯源】對(duì)比教材習(xí)題和高考題可以看出，教材題中采用了質(zhì)子交換膜即H＋ 可以移動(dòng)向正極，故正極方程式需要兼顧真實(shí)的離子環(huán)境進(jìn)行書寫．教材習(xí)題的負(fù)極反應(yīng)是葡萄糖的完全氧化，生成CO２，而高考題是控制氧化，生成葡萄糖酸，要求考生建立有機(jī)物的氧化反應(yīng)理念，即加氧去氫為氧化．根據(jù)反應(yīng)２C６H１２O６＋O２＝２C６H１２O７ 可知，１molC６H１２O６參加反應(yīng)時(shí)轉(zhuǎn)移２mol電子，１８mgC６H１２O６ 的物質(zhì)的量為０.１mmol，則消耗１８mg葡萄糖時(shí)，理論上a電極有０.２mmol電子流入，選項(xiàng)C錯(cuò)誤．

【思維模型】零價(jià)法書寫有機(jī)物負(fù)極反應(yīng)的規(guī)則：若負(fù)極有機(jī)物燃料為CxHyOz ，產(chǎn)物中C元素為＋４價(jià)的CO２３－ 或 HCO３－，則轉(zhuǎn)移電子數(shù)為 C原子數(shù)×４＋H 原子數(shù)×１＋O 原子數(shù)×（－２），若有機(jī)陰離子在負(fù)極反應(yīng)（如CH３COO－ ），轉(zhuǎn)移電子數(shù)則為C原子數(shù)×４＋H 原子數(shù)×１＋O 原子數(shù)×（－２）＋電荷數(shù)．

由此可以看出，高考試題的核心知識(shí)點(diǎn)均源于教材，但又不拘泥于教材，而是將教材知識(shí)進(jìn)行深加工后再進(jìn)行考查．學(xué)生在平日的學(xué)習(xí)過程中一定要緊扣教材，分析教材知識(shí)原型，進(jìn)行知識(shí)的橫向與縱深挖掘，將知識(shí)的內(nèi)涵與外延爛熟于心，這樣才能熟練應(yīng)用知識(shí)解決問題．

（完）