冲藤赛事!CCC考试内容之电化学有什么学习技巧?

加拿大化学竞赛 (Canadian Chemistry Contest,简称CCC),由加拿大化学学会主办,是加拿大学术性权威的化学竞赛之一。对于想要申请化学或者生物相关专业的学生来说,CCC基本上是必考的竞赛。CCC相对难度较低,并且是CCO的敲门砖。

电化学是CCC当中的基础考点和重点,每年稳定的考察一题。其知识内容对化学素质的综合掌握要求比较高。往往在题目中带有大段的叙述或者计算,再结合图像,这就提升了题目难度。

电化学考察可以总的分为两大模块:电池的构造原理,电极电势的理解和计算;两部分的占比大概是一比二,后者考试平均占比更高。

一、电池的构造和微观过程

原电池(voltaic cell)为基础,电解池(electrolytic cell)为提高,电池起码包含的部件和其对应的化学原理要求掌握的极其细致,并且每一部分都需要用化学语言描述。

以voltaic cell为例,一个能运行的电池起码包含:两个电极(electrode)用导线相连、电解质(electrolyte,水溶液或者熔融盐)、相对分隔的电极区并用盐桥(salt bridge)或者半透膜(semipermeable membrane)相连保证闭合回路、氧化还原反应(redox reaction,原电池自发,电解池非自发)。

二、电极电势的理解和计算

1.知识点要点

标准电极电势都是按照的电子给出,因此也叫标准还原电势;

Cell potential=正极标准还原电势-负极标准还原电势;

用标准电极电势计算cell potential时不管系数,只做减法;

标准电极电势越大说明该得电子过程趋势越大,反之金属越不易失电子,金属活动性弱;

Cell potential大于0的电池是自发的氧化还原反应。

2.考法

基础考察方式是多个反应推算陌生反应的cell potential,分别列出不同cell potential的计算式或者凑总反应即可。

三、电化学二级结论总结

Cathode得电子,anode失电子(正得负失);

电路中永远cathode连接anode,anode连接cathode(有得有失,得失守恒);

正还原,负氧化(cathode发生还原反应,anode发生氧化反应);

外电路电子从负极到正极;

正正负负(阳离子迁移去正极cathode,阴离子迁移去负极anode);

电极电势正减负(cell potential=正极标准还原电势-负极标准还原电势);

标准还原电势越大的金属活动性越差;

水溶液电解小心水(在水溶液中水本身可能作为cathode/anode反应物出现)