摘要:AP电化学考前救命稻草!

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。

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