2013年 27 化学电池-电极反应方程式 大题 知识(3)、思维(1) 28 化学电池-电极反应式 大题 知识(1)、计算(1) 美国AP化学三套全真试题有关电化学的试题统计,详见表6.
表6 美国AP化学三套全真试题有关电化学的试题统计
试卷 Test1 题号 Ⅰ47 Ⅱ4 考点 原电池 电解 题型 选择 大题 考察形式 知识 知识(1)、概念(1) Test 2 Ⅱ2 Ⅰ8 Ⅰ10 Ⅰ45 电池 电极 原电池-自由能变、熵变、电势、平衡常数 原电池-电池电压、浓度测量、自由能变和平衡常数 Test 3 Ⅰ31 Ⅰ64 Ⅰ72 电解 电解 原电池电极反应方程式 Ⅱ3 电解,原电池 大题 思维(3)、知识(1)、计算(2) 例1Test2:(A) anode (B)cathode (C)salt bridge (D)indicator electrode
(E) reference electrode
8. Its symbol is the double solid line,//or||,in a cell diagram.
10. This must have a constant potential so that concentration measurements can be made. 例2 (Test1) 47.Determine the standard cell voltage, Eocell, for the reaction
Cu2++Sn2+→Cu(s)+Sn4+ Cu2++2e-→Cu Eo=+0.34V
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选择 选择 选择 概念 概念 概念、知识 大题 知识(1)、概念(2)、思维(1)、计算(1) 选择 选择 选择 思维 思维 概念 Sn4++2e-→Sn2+ Eo=+0.15V
(A)+0.49V (B)+0.19V (C)-0.49V (D)-0.19V (E)+0.051V
(Test3 )31.Which of the following is produced commercially by electrolysis?
(A)sodium (B)aluminum (C)hydrogen (D)chlorine (E)all of these
(2011)11. 铁镍蓄电池又称爱迪生电池,放电时的总反应为:
Fe+Ni2O3+3H2O=Fe(OH)2+2Ni(OH)2 下列有关该电池的说法不正确的是
A. 电池的电解液为碱性溶液,正极为Ni2O3、负极为Fe B. 电池放电时,负极反应为Fe+2OH-2e=Fe(OH)2 C. 电池充电过程中,阴极附近溶液的pH降低
D. 电池充电时,阳极反应为2Ni(OH)2+2OH-2e=Ni2O3+3H2O
(2013)10.银质器皿日久表面会逐渐变黑,这是生成了Ag2S的缘故,根据电化学原理可进行如下处理:在铝质容器中加入食盐溶液,再将变黑的银器浸入该溶液中,一段时间后发现黑色褪去。下列说法正确的是:
A.处理过程中银器一直保持衡重 B.银器为正极,Ag2S被还原生成单质Ag C.该过程中总反应式为2Al+3Ag2S=6Ag+Al2S3 D.黑色褪去的原因是黑色Ag2S转化为白色AgCl
例3 (2011)27.⑤在直接以甲醇为燃料电池中,电解质溶液为酸性,负极的反应式为________、正极的反应式为________。理想状态下,该燃料电池消耗1mol甲醇所能产生的最大电能为702.1KJ,则该燃料电池的理论效率为________(燃料电池的理论效率是指电池所产生的最大电能与燃料电池反应所能释放的全部能量之比)
(2012) 26.④高铁酸钾(K2FeO4)是一种强氧化剂,可作为水处理剂和高容量电池材料。FeCl3与KClO在强碱性条件下反应可制取K2FeO4,其反应的离子方程式为________________。与MnO2-Zn电池类似,K2FeO4-Zn也可以组成碱性电池,K2FeO4在电池中作为正极材料,其电极反应式为________________,该电池总反应的离子方程式为________________。
(Test2)Ⅱ2.Answer the following questions that are related to the electrochemical behavior of the reaction
3Cu(s)+Cr2O72-+14H+→3Cu2++2Cr3++7H2O
(a) The standard reduction potential for copper is+0.34V,and the standard reduction potential
for dichromate is +1.33V.Write the balanced half-reactions that correspond to these potentials. What is the standard cell voltage for this reaction as written? (b) Based on the information in(a),
(i)Is the reaction spontaneous? Justify your answer.
(ii)What is the reducing agent? Write the corresponding half-reaction.
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(c) Using the two beakers diagrammed below,
(i)
Show what substances belong in each cell.
(ii) Indicate the material from which the electrodes are made. (iii) Which electrode is the anode?
(iv) Show the direction that electrons will flow between the two electrodes. (v) Fill in the box with appropriate word(s), and identify the heavy black line.
(d) What will the voltage reading be if [Cu2+]=2.00×10-5 M ?
(e) What are the standard free energy change,△Go,and Keq for this reaction?
例4 (Test2)45.The reaction Cu + 2Ag+ → 2Ag + Cu2+ is spontaneous. This means that: (A) △Go for the reaction must be positive. (B) Eo for copper must be positive. (C) Eo for silver must be positive. (D) △So for the reaction must be positive. (E) Kaq must be greater than 1.00
(Test3)64.In the electrolysis of water at 26℃ the total pressure of the gas collected is 740mm Hg. At that same temperature the vapor pressure of water is tabulated as 25 mm Hg. What is the partial pressure of the oxygen?
(A) 740 mm Hg (B)1.00 atm (C)715 mm Hg (D)25 mm Hg (E)765 mg Hg
5.1 选择题部分的对比分析
5.1.1 广度的对比分析
从选择题的广度上看,美国AP化学和中国高考化学全国新课标卷1都差不多,都围绕着电池和电解。不同之处在于美国AP化学考的更细致,比如在例1中,美国AP化学的试题中涉及到了盐桥的符号、用电极测溶液的浓度的相关概念,这在中国高考化学全国新课标卷中是没有涉及到的。
从例2我们还可以发现,我国侧重于化学电池和电化学原理,综合性比较强且和生活联系比较紧密,(如(2013)10题),这也是我国课程改革中提到的“STS教育思想”教学的体现;而美国AP化学则考电解和原电池,知识比较单一,综合性不强,但是考察范围广。 5.1.2深度的对比分析
从选择题的深度上看,我国的试题深度达不到美国AP化学的深度,从例2所给出的例
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题我们就可以发现,在考原电池的时候,AP化学已经涉及到了计算电池电压,而我国则还是停留在对知识的表面记忆。
5.2 大题部分的对比分析
5.2.1广度的对比分析
在大题的广度方面,从例3中我们可以发现,我国高考化学全国新课标卷1在大题中的考点都是写电极反应的方程式,不管是2011年、2012年还是2013年,考点十分单一;而美国AP化学考试则相反,不仅涉及了电极反应方程的书写,还有计算、自发反应的概念等等。和选择题差不多,我国高考中对“STS”的应用考察的试题远远多于美国AP化学。 5.2.2 深度的对比分析
在大题的深度方面,和选择题相同,美国AP化学的试题略深,主要在原电池,试题中的原电池涉及到了计算电池电压(比如在例3中(Test2)Ⅱ2的(a)),计算平衡常数以及自由能变和熵变(比如在例3中(Test2)Ⅱ2的(d)和(e)),涉及到了大学的物理化学的基础知识,而这在我国高考化学中是没有的。而考试试题内容略深可能是因为美国AP化学的考试要求考生都具有明确的专业方向或者职业方向,所以,美国AP化学更专业化。
6 结论
综上所有分析结果,总结出以下四点: 1.化学学科专业深度不深
从考试试题深度的差异可以折射出来的就是,在我们的高中教育中,很少涉及到对学生进行职业生涯的引导,以至于他们中的绝大多数对自己的未来都很迷茫,具体体现就是不知道自己想做什么,在选取大学、选取专业的时候人云亦云,到了大学从发现自己不喜欢这个专业,就导致了进入大学之后的一系列不良现象的发生。
2.选择题部分综合性过强,考点单一
美国AP化学考题更细致,试题中涉及到了盐桥的符号、用电极测溶液的浓度的相关概念,这在中国高考化学全国新课标卷中是没有涉及到的。我们还可以发现,我国只侧重于化学电池和电化学原理,综合性比较强且和生活联系比较紧密,考点较单一。
3.大题部分题型过于单一,深度较浅
我国高考大题题型均围绕在写电极反应方程式,而美国AP化学则相反;深度方面,我国不及美国AP化学,后者考题偏深,考察深度涉及到大学的物理化学基础知识。我国对电化学相关定量计算和概念性考点没有涉及。
4.考察形式过分以知识为主
美国AP化学更注重对考生概念和思维的考察,弱化了对具体知识的记忆,提倡对知识的自我理解和思维的灵活运用。我国高考化学全国新课标卷1考察形式主要是以考察知识为主,只有少量的题涉及到了考察思维,在电化学这一部分几乎没有涉及到考察概念的题目。
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