电化学是AP化学最后一章内容,同学们往往在面临最后的冲刺学习前匆匆完成本章学习。而本章又是必考MCQ和FRQ的知识内容。甚至经常在FRQ中单独占据一个大题。
想要又好又快的完成电化学习题,能从原理角度进行理解固然很好,但时间有限可以看本文,直接记下“2种电池、3个结论、4个公式”,做题直接运用,也能起到很好的考前突击效果。
AP电化学2种电池——原电池和电解池
原电池(voltaic cell),电解池(electrolytic cell)是考试大纲要求掌握的两类电池。
原电池(voltaic cell)
原电池是利用自发的氧化还原反应,使得失电子分别发生在正负极,从而在产生电流,把化学能转化为电能的装置。往往由电极(electrode),电解质溶液,盐桥或半透膜,金属导线构成。电极分为正极(cathode),负极(anode)。
如同2023-FRQ-1,虽然不是我们熟悉的双池模式,但是正负电极之间填充了电解质,并且存在自发的redox反应。
电解池(electrolytic cell)
电解池是利用外加电源驱动一个原本不自发的反应自发的过程。从而实现电能向化学能的转化。其构造要求与原电池一致,往往不需要盐桥。
比如2021-FRQ-4,就是典型的在外加电源的驱动下两极分别发生得失电子的过程。
AP电化学3个重要结论
Cathode得电子发生还原反应,anode失电子发生氧化反应;
在金属导线中电子由anode流向cathode,在溶液中cation流向cathode,anion流向anode;
电路中永远cathode连接anode,anode连接cathode(有得有失,得失守恒)
以上三点一刻作为帮助电化学其他信息判断的结论,也是直接考察的结论。
比如2014-FRQ-3,根据题目信息分析得知右侧电极变轻,可见右侧金属电机失电子变成阳离子溶解,因此右侧失电子-发生氧化反应。右侧是anode,那么盐桥中的nitrate流向右侧电池。
AP电化学4个公式
?Ecell=Ecathode-Eanode
用标准电极电势计算cell potential时不管系数,只做减法。Cell potential大于0的电池是自发的氧化还原反应;
?ΔG=-nFE
吉布斯自由能=每mol反应转移电子mol数法拉第常量cell potential,易错点是-nFE的计算出来的单位是J/mol,而ΔG常用单位是kJ/mol。且ΔG<0代表反应自发,正也可推出E>0反应自发进行。
?q=I*t
电量(charge,C)=电流(current,A)*时间(time,s)。该公式的常见联用公式为q=n*F,即转移电子mol数*时间等于电量,这是一个公式表没有却因为可以从单位推出要求大家掌握的公式。因此两个公式联用可以得到I*t=n*F,这个等式构建了宏观电流到微观电子的mol之间的关系,有了电子的数量就可以根据系数比例计算各组分的量了。
请注意该公式在之前的公示表中没有,是近些年新增的。该公式主要用于判断浓度变化如何影响电池总电势。
Q=[产物]/[反应物]基本原则是:反应物浓度增大,Q减小,E增大,从平衡的角度解释,加入反应物,正向进行的趋势增强,所以E增大;如果产物浓度增大,Q减小,E增大,从平衡的角度解释,加入产物,平衡逆向进行趋势增强,因此E变小。
这也能够理解一个正常的干电池随着使用,Q越来越大,E越来越小。符合我们的生活常识。
本文作者
TD福利及领取方式
帮助同学们更好地克服学习中遇到的困难,TD教研组的老师准备了一份AP化学考点精华,对大纲的章节分布和每个单元中的重点内容进行重新整理,可以帮助大家对整体AP化学考试的考点内容融会贯通。只需要添加下方小马甲微信,并回复暗号【化学考点】即可获取「AP化学考点精华」~
资料封面预览