高考试题打破常规,是引用新科技成果,还是种植错误概念

打破常规，是引用新科技成果，还是种植错误概念

——谈2013年高考电极反应式的书写 孙金卫

（河北保定第二中学河北保定 071000）

摘要：从2013年高考题出发，探讨阳离子能否在阳极发生氧化反应，阴离子能否在阴极发生还原反应。 关键词：电极反应；阳离子；阳极；阴离子；阴极；氧化反应；还原反应

电极反应式的书写一直是高考电化学知识考查的热点，纵观2013年各省市的考题，电极反应式的考查又出现一个新动向，以新科技成果为背景，打破常规，在阳(或阴)极上发生反应的不再是阴（或阳）离子，而是和我们我们通常认为的恰好相反，在阳(或阴)极上发生反应的是阳（或阴）离子，2013年就有三道这样的高考题，这一特点引人关注。

一、原题再现

考题1（天津卷第9题Ⅱ）：

该组同学用装置D中的副产品FeCl3溶液吸收H2S，得到单质硫；过滤后，再以石墨为电极，在一定条件下电解滤液。

（7）电解池中H+在阴极放电产生H2，阳极的电极反应式为____________________________。 答案：Fe2+ - e– = Fe3+

分析：最初看到该题时，是这样想的：电解氯化亚铁溶液，阴极上阳离子得到电子发生还原反应；阳极上阴离子失去电子发生氧化反应。

阴极：2H+ + 2e– = H2↑

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阳极：2Cl - 2e– = Cl2↑

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阳极周围：2Fe2+ + Cl2 = 2Fe3+ + 2Cl

阳极及周围的总反应：2Fe2+ - 2e– = 2Fe3+

是答阳极反应，还是答阳极及周围的总反应，不知如何回答好。

考题2（重庆卷第11题）：

依据NO3?N2，发生的是还原反应，不难判断Ag-Pt电极为阴极，B为负极，也不难写出正确的电极反应。但是若依据，阴离子向阳极移动，则对电极的判断会得出错误的结论。

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(2)电化学降解NO–3的原理如右图所示。 ①电源正极为________(填“A”或“B”)，

阴极反应式为________________________________。

答案：①A， 2NO3+6H2O+10e–＝N2↑+12OH–

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考题3（山东卷第28题）：

（3）右图为电解精炼银的示意图，________（填a或b）极为含有杂质的粗银，若b极有少量红棕色气体生成，则生成该气体的电极反应式为_______________________________________。

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答案： a；NO3+3e–＋4H+＝NO↑+2H2O

分析：依据NO3在b极发生还原反应，不难判断b极是阴极，也不难写出正确的电极反应。

这三道题编写的意图很明显，就是通过新成果，考查学生的灵活应变能力和思维的深刻性，若不能从电解原理中最本质的东西（发生什么类型的反应）出发，单凭所记忆的离子移动规律进行分析，会陷入矛盾的境地，无法解答。

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二、试题背景材料的反应原理探究

面对这三道高考题打破常规的、不同寻常的答案，不少师生都会产生这样的疑问：阳离子能靠近阳极并在阳极上发生氧化反应吗？阴离子能靠近阴极并在阴极上发生还原反应吗？

这些题都是以一些新的科技成果为背景编制的，这些科技成果中的实际效果都不容置疑，但其中所谈及的反应原理正确吗？我们一直坚守的阳离子在阴极被还原、阴离子在阳极被氧化的理论错了吗？电解KNO3溶液的电极反应还能像原来那么写吗？

带着这一系列的问题，翻阅了大量资料后了解到，很多文献所阐述的反应原理与高考题的答案并不一致。最新的电解理论是“曹天叙电解理论”，它明确定义“电解质溶于水或溶化时，在直流电源的作用下，电解质的阳离子在阴极发生还原，电解质的阴离子在阳极发生氧化的过程叫电解”。其中一个很重要的观点是：电解任何一种电解质的水溶液，都是电解质的阳离子在阴极发生还原反应，电解质的阴离子在阳极发生氧化反应，不因过电位高低、电流高低、离子浓度而改变。

另查阅相关资料知道，试题二中，阴极实际的反应原理是： 阴极：2H+ + 2e– = H2↑（或2H2O - 2e– = H2↑ + 2OH–）

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阴极后续反应：2NO3 + 5H2=N2↑+ 4H2O + 2OH– –

阴极及后续的总反应：2NO3+6H2O+10e–＝N2↑+12OH–

Ag-Pt

质子交换膜的主要作用：由于电场力的作用，阴极附近NO3浓度很小，为了阻止在电场力的作用下NO3离开阴极，保持阴极附近较高的NO3浓度，使其能够被还原为N2，从而达到消除硝酸盐污染的目的。

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试题三阴极上的反应原理和试题二相似，发生电极反应的是H+，生成的H2再将NO3还原，NO3并未在

阴极直接发生电极反应。正因为没有质子交换膜，只有少量的NO3在阴极附近发生还原反应。

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三、结论与建议

1．这些高考题所引用的这些所谓“新科技成果”的实效不假，但其反应原理的表述并不准确，其还不足以颠覆我们固守多年的电解理论。

2．像这样在高考题中轻率地引用原理不甚明了的“新科技成果”，若承认高考答案的权威性、正确性，无异于在学生头脑中种植错误概念。

3．像这样打破常规的高考题，欲在考查学生能力上有所创新，从而引领高考新方向，但因其背景材料缺少坚实的理论支撑，和平时所学的理论发生矛盾，实际结果是造成教与学的极大混乱。

4．高考题中引用新科技成果的大方向是正确的，但如何引用？不能简单照般，对材料选取及处理要更慎重、更科学。

一家之言，欢迎大家一起探讨。 参考文献

李勇，电极生物膜法反硝化脱氮的研究进展[J]，环境科学与技术，2003（9）第26卷第5期 朱又春，电解杀菌和反硝化脱氮技术发展及其在水中处理应用[J]，环境保护，2001（11）

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