時(shí)間：2023-03-07 15:18:37
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不開(kāi)刀，也能使癌腫消退，這就是癌腫電化學(xué)治療儀的獨(dú)特之處。
過(guò)去，有些病人患了腫瘤，因?yàn)樾姆喂δ懿蝗仍蚨灰俗魇中g(shù)等治療，結(jié)果只好眼睜睜地看著癌細(xì)胞擴(kuò)散。有些轉(zhuǎn)移性腫瘤或體表腫瘤復(fù)發(fā)后，因?yàn)閭诮?jīng)常難以愈合，醫(yī)務(wù)人員也只能“望瘤興嘆”。醫(yī)務(wù)界對(duì)上述狀況束手無(wú)策多年，近來(lái)一種解決上述難題的癌腫電化學(xué)治療儀在國(guó)內(nèi)應(yīng)運(yùn)而生，并正在逐步推上臨床。
癌腫電化學(xué)醫(yī)療技術(shù)是瑞典著名放射等家陸登斯如門(mén)教授經(jīng)過(guò)20余年探索，利用生物閉合原理研究出的治療癌腫的新方法。近年來(lái)，我國(guó)有關(guān)醫(yī)學(xué)專(zhuān)家以及研究人員對(duì)此進(jìn)行了開(kāi)發(fā)，并且在治療儀上配了電腦，使之居于國(guó)際領(lǐng)先地位。經(jīng)臨床驗(yàn)證，此類(lèi)儀器治療癌腫的總有效率達(dá)97％。其中癌腫全消率為46％，縮小一半率為36％。
癌腫電化學(xué)治療儀是通過(guò)什么機(jī)理達(dá)到治療腫瘤的目的呢?原來(lái)，人體是由細(xì)胞等組成。細(xì)胞必須在各種合適的條件下才得以生存并發(fā)揮各自的功能。這個(gè)合適的條件當(dāng)然也包括細(xì)胞內(nèi)外正常的酸堿值。一旦改變了細(xì)胞內(nèi)外的任何條件，細(xì)胞就會(huì)失去或改變它的功能。甚至發(fā)生破裂。正常情況下，人體會(huì)自動(dòng)調(diào)節(jié)以適應(yīng)環(huán)境的變化。而人為地破壞這些條件，細(xì)胞就會(huì)遭受破壞。癌腫電化學(xué)治療儀正是通過(guò)外接電源，人為地使腫瘤局部組織產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，從而改變細(xì)胞正常的生存條件，以達(dá)到治療腫瘤的目的。在治療時(shí)，這種人為的干預(yù)通過(guò)一組或多種正負(fù)電極針，沿腫瘤基底周邊刺進(jìn)腫瘤深部。在直流電電場(chǎng)作用下，腫瘤細(xì)胞組織的酸堿值發(fā)生劇烈變化，陽(yáng)極區(qū)的酸堿值呈強(qiáng)酸性，陰極區(qū)的酸堿值呈強(qiáng)堿性。此時(shí)，癌細(xì)胞就會(huì)發(fā)生破裂。并導(dǎo)致蛋白凝固壞死，發(fā)生液化。這些壞死的腫瘤組織經(jīng)過(guò)近一個(gè)月的自然排斥，脫痂，從而使癌腫逐步縮小，以致于完全消除。這樣既不存在傷口愈合的問(wèn)題，又達(dá)到了治療的日的。此儀器對(duì)可直視的癌腫以及不宜手術(shù)的癌腫提供了一種新的治療手段。
當(dāng)然，任何事物都不可能盡善盡美。尤其對(duì)癌腫的治療，目前更沒(méi)有絕對(duì)完善的手段。因此，癌腫電化學(xué)治療儀盡管有癌腫縮小明顯、病人痛苦小、無(wú)副作用、方便經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)，然而它畢竟只能對(duì)腫瘤的實(shí)體部分進(jìn)行直接干預(yù)。腫瘤是一種全身性的疾病，如果體表的癌腫是身體其它部位轉(zhuǎn)移來(lái)的，只治其標(biāo)不治其本，還是不能從根本上解決問(wèn)題。所以說(shuō)，癌腫電化學(xué)治療儀只能有選擇地因人因病施用，切不可把它當(dāng)作治癌的萬(wàn)能儀。當(dāng)今醫(yī)學(xué)界一致認(rèn)為，綜合治療是攻克腫瘤的最佳手段，因?yàn)橹挥羞@樣方可取長(zhǎng)補(bǔ)短，相得益彰。
為拓展考查知識(shí)的寬度，在對(duì)電化學(xué)知識(shí)命題時(shí)，常常結(jié)合元素推斷、物質(zhì)推斷、氧化還原反應(yīng)、化學(xué)反應(yīng)速率等知識(shí)，以提高試題的綜合性。
例1 X、Y、Z、L、M五種元素的原子序數(shù)依次增大。X、Y、Z、L是組成蛋白質(zhì)的基礎(chǔ)元素，M是地殼中含量最高的金屬元素。
回答下列問(wèn)題：
（1）L的元素符號(hào)為_(kāi)_____ ；M在元素周期表中的位置為_(kāi)_________________ ；五種元素的原子半徑從大到小的順序是__________________ （用元素符號(hào)表示）。
（2）Z、X兩元素按原子數(shù)目比l∶3和2∶4構(gòu)成分子A和B，A的電子式為_(kāi)_____，B的結(jié)構(gòu)式為_(kāi)_____ 。
只要路是對(duì)的，就不怕路遠(yuǎn)。
欲望以提升熱忱，毅力以磨平高山。______
（3）硒（se）是人體必需的微量元素，與L同一主族，Se原子比L原子多兩個(gè)電子層，則Se的原子序數(shù)為_(kāi)_____ ，其最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物化學(xué)式為_(kāi)_____ 。該族2 ～ 5周期元素單質(zhì)分別與H2反應(yīng)生成1mol氣態(tài)氫化物的反應(yīng)熱如下，表示生成1mol硒化氫反應(yīng)熱的是______ （填字母代號(hào)）。
a.+99.7mol?L-1
b.+29.7 mol?L-1
c.-20.6mol?L-1
d.-241.8 kJ?mol-1
（4）用M單質(zhì)作陽(yáng)極，石墨作陰極，NaHCO3溶液作電解液進(jìn)行電解，生成難溶物R，R受熱分解生成化合物Q 。寫(xiě)出陽(yáng)極生成R的電極反應(yīng)式：____________ ；由R生成Q的化學(xué)方程式：__________________。
命題立意：本題以元素的推斷為背景，綜合考查了元素符號(hào)的書(shū)寫(xiě)、元素位置的判斷和原子半徑大小的比較；考查了電子式、結(jié)構(gòu)式的書(shū)寫(xiě)，元素周期律，和電極反應(yīng)式、化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)，是典型的學(xué)科內(nèi)綜合試題。
解析：（1）X、Y、Z、L是組成蛋白質(zhì)的四種元素且原子序數(shù)依次增大，故分別為：H、C、N、O元素；M是地殼中含量最高的元素，為Al，其在周期表的位置為第3周第ⅢA族；再根據(jù)五種元素在周期表的位置，可知半徑由大到小的順序是：Al>C>N>O>H。
（2）N和H 1∶3構(gòu)成的分子為NH3，電子式為；2：4構(gòu)成的分子為N2H4，其結(jié)構(gòu)式為。
（3）Se比O多兩個(gè)電子層，共4個(gè)電子層，14電子層上的電子數(shù)分別為：2、8 、18、6，故其原子序數(shù)為34；其最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物的化學(xué)式類(lèi)似H2SO4，為H2SeO4。
非金屬性越強(qiáng)，與氫氣反應(yīng)放出的熱量越多，故25周期放出的熱量依次是：d、c、b、a，則第四周期的Se對(duì)應(yīng)的是b。
（4）Al作陽(yáng)極失去電子生成Al3+，Al3++3HCO-3Al（OH）3+3CO2，2Al（OH）3ΔAl2O3+3H2O。
答案：（1）O 第三周第ⅢA族 Al>C>N>O>H
（2）
（3）34 H2SeO4 b
（4） Al-3e-Al3+
Al3++3HCO-3Al（OH）3+3CO2
2Al（OH）3ΔAl2O3+3H2O。
二、以化學(xué)實(shí)驗(yàn)知識(shí)為切入點(diǎn)，滲透電化學(xué)知識(shí)，體現(xiàn)電化學(xué)知識(shí)和化學(xué)實(shí)驗(yàn)的有機(jī)融合
由于電化學(xué)知識(shí)在電極反應(yīng)分析及電極反應(yīng)式等知識(shí)中，會(huì)涉及電極材料、電解液中離子等性質(zhì)的分析，因而在電化學(xué)考查中容易與化學(xué)實(shí)驗(yàn)融合在一起。如電解質(zhì)溶液的制備、凈化、電極反應(yīng)產(chǎn)物的檢驗(yàn)、電化學(xué)裝置設(shè)計(jì)等等，從而提高試題的綜合度，利于全面考查學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)和靈活解答問(wèn)題的能力。在崇尚知識(shí)立意，注重考查能力的命題原則下，相信該類(lèi)試題會(huì)備受推崇。
例2 下圖是一個(gè)用鉑絲作電極，電解稀的MgSO4，電解液中加有中性紅指示劑，此時(shí)溶液呈紅色。（指示劑的PH變色范圍：6.8～8.0，酸色―紅色，堿色―黃色）
回答下列問(wèn)題：
（1）下列關(guān)于電解過(guò)程中電極附近溶液顏色變化的敘述正確的是____________（填編號(hào)）；
①A管溶液由紅變黃； ② B溶液由紅變黃 ③ A管溶液不變色 ④B管溶液不變色
（2）寫(xiě)出A管中發(fā)生反應(yīng)的反應(yīng)式：____________________________________
（3）寫(xiě)出B管中發(fā)生反應(yīng)的反應(yīng)式：____________________________________
（4）檢驗(yàn)a管中氣體的方法是______________________________
（5）檢驗(yàn)b管中氣體的方法是______________________________
（6）電解一段時(shí)間后，切斷電源，將電解液倒入燒杯內(nèi)觀察到的現(xiàn)象是______ 。
解析：A管中的電極與外電源負(fù)極相連，做電解池的陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為2H++2e-=H2，A管中溶液的PH增大，堿性增強(qiáng)，溶液由紅色變黃色，剩余的OH-與Mg2+結(jié)合生成Mg（OH）2：Mg2++2OH-=Mg（OH）2。B管中的電極與外電源正極相連，做電解池的陽(yáng)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，4OH-―4e-=2H2O+O2，溶液中OH-濃度減小，溶液酸性增強(qiáng)，顏色不發(fā)生變化。試管a中收集的氣體為H2，收集后靠近火焰，會(huì)聽(tīng)到有爆鳴聲，管口有淡藍(lán)色火焰；試管b中收集的氣體為O2，收集后將帶火星的木條插入試管中，木條復(fù)燃。將電解后的溶液倒入燒杯中，會(huì)使陰陽(yáng)兩極的電解液被重新混合均勻。MgSO4是活潑金屬的含氧酸鹽，電解的實(shí)質(zhì)是電解水，在兩電極上分別產(chǎn)生H2和O2，同時(shí)兩極區(qū)分別生成Mg（OH）2和H2SO4，當(dāng)混合后兩者反應(yīng)重新生成MgSO4和水。
答案：（1）①④
（2）2H++2e-=H2（或2H2O+2e-=2OH-+H2） Mg2++2OH-=Mg（OH）2
（3）4OH-―4e-=2H2O+O2
（4）用拇指按住管口，取出試管，管口靠近火焰，放開(kāi)拇指，有爆鳴聲，管口有淡藍(lán)色火焰。
（5）用拇指按住管口，取出試管正立，放開(kāi)拇指，將帶有火星的木條插入試管內(nèi)，木條復(fù)燃。
（6）溶液呈紅色，白色沉淀溶解（或大部分溶解）。
三、以新型化學(xué)電源為切入點(diǎn)，考查電化學(xué)知識(shí)
新型化學(xué)電源一般具有電壓穩(wěn)定、比能量高、高能環(huán)保、經(jīng)久耐用等特點(diǎn)，以新型化學(xué)電源為載體的化學(xué)試題，既能體現(xiàn)化學(xué)知識(shí)的實(shí)用性，又能體現(xiàn)化學(xué)命題的時(shí)代性、新穎性，使試題在考查化學(xué)知識(shí)的同時(shí)，又能較好的考查學(xué)生分析問(wèn)題、解答問(wèn)題的能力，這種命題情景趨勢(shì)將會(huì)繼續(xù)延續(xù)。
對(duì)電化學(xué)知識(shí)的考查主要集中在以下基本方面：
1.可充電電池放電時(shí)電極極性判斷及充電時(shí)與電源的連接
（1）放電時(shí)新型電池中負(fù)極材料元素化合價(jià)升高的物質(zhì)發(fā)生氧化反應(yīng)的物質(zhì)物質(zhì)
正極材料元素化合價(jià)降低的物質(zhì)發(fā)生還原反應(yīng)的物質(zhì)物質(zhì)
（2）可充電電池用完后充電時(shí)，原電池的負(fù)極與電源負(fù)極相連，原電池正極與電源正極相連。
2.可充電電池電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)
含淚播種的人一定能含笑收獲。
不是境況造就人，而是人造就境況。______
書(shū)寫(xiě)可充電電池的電極反應(yīng)式，一般都是先書(shū)寫(xiě)放電的電極反應(yīng)式。書(shū)寫(xiě)放電的電極反應(yīng)式時(shí)，可遵循三步：①標(biāo)出總式中電子轉(zhuǎn)移的數(shù)目和方向，找出參與負(fù)極反應(yīng)的物質(zhì)；②寫(xiě)出一個(gè)較容易書(shū)寫(xiě)的電極反應(yīng)式（書(shū)寫(xiě)時(shí)注意溶液對(duì)電極產(chǎn)物的影響，即電極產(chǎn)物在該溶液中能否穩(wěn)定存在）；③在電子守恒的基礎(chǔ)上，用總式減去寫(xiě)出的電極反應(yīng)式即可得另一電極反應(yīng)式。
充電時(shí)電極反應(yīng)式與放電時(shí)相反，充電的陽(yáng)極反應(yīng)式分為放電正極反應(yīng)式，充電的陰極反應(yīng)式分為放電負(fù)極反應(yīng)式。
3.溶液中離子定向移動(dòng)的判斷
放電時(shí)，陰離子移向負(fù)極，陽(yáng)離子移向正極；充電時(shí)，陰離子移向陽(yáng)極，陽(yáng)離子移向陰極。
例3研究人員最近發(fā)現(xiàn)了一種“水”電池，這種電池能利用淡水與海水之間含鹽量差別進(jìn)行發(fā)電，在海水中電池總反應(yīng)可表示為：5MnO2+2Ag+2NaCl=Na2Mn5O10+2AgCl，下列“水”電池在海水中放電時(shí)的有關(guān)說(shuō)法正確的是（ ）
A.正極反應(yīng)式：Ag+Cl--e-=AgCl
B.每生成1molNa2Mn5O10轉(zhuǎn)移2mol電子
C.Na+不斷向“水”電池的負(fù)極移動(dòng)
D.AgCl是還原產(chǎn)物
考點(diǎn)：電極反應(yīng)和電池反應(yīng)方程式；原電池和電解池的工作原理。
解析：根據(jù)電池總反應(yīng)可判斷出反應(yīng)中Ag的化合價(jià)升高，被氧化，Ag應(yīng)為原電池的負(fù)極，AgCl是氧化產(chǎn)物；方程式中5MnO2生成1Na2Mn5O10，化合價(jià)共降低了2價(jià)，所以每生成1molNa2Mn5O10轉(zhuǎn)移2mol電子；在原電池中陰離子向負(fù)極移動(dòng)，陽(yáng)離子向正極移動(dòng)，以形成閉合電路。
1．原電池電極的判斷
（1）由兩極的相對(duì)活潑性確定：相對(duì)活潑性較強(qiáng)的金屬為負(fù)極，相對(duì)活潑性較弱的金屬或?qū)щ姷姆墙饘贋檎龢O。
（2）根據(jù)在兩電極發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)所含元素的化合價(jià)升降情況來(lái)判斷。如甲醇燃料電池中，甲醇燃燒一般生成二氧化碳，碳的價(jià)態(tài)升高，失電子，所以通入甲醇的電極為負(fù)極。
（3）由電極變化情況確定：若某一電極物質(zhì)不斷溶解或質(zhì)量不斷減少，則該電極發(fā)生氧化反應(yīng)，此電極為負(fù)極；若某一電極上有氣體產(chǎn)生，電極的質(zhì)量不變或不斷增加，則該電極發(fā)生還原反應(yīng)，此電極為正極。燃料電池除外。
（4）根據(jù)某些顯色現(xiàn)象確定。一般可以根據(jù)電極附近顯色指示劑（石蕊、酚酞、淀粉溶液、高錳酸鉀溶液等）顏色的變化情況來(lái)推斷該電極化合價(jià)的升降情況，分析是H+、OH－或是I－放電，從而確定正、負(fù)極及其相應(yīng)的反應(yīng)式。
（5）根據(jù)外電路中自由電子的移動(dòng)方向確定。在外電路中，電子流出的電極叫負(fù)極，電子流入的電極叫正極。
（6）根據(jù)原電池內(nèi)電路中自由離子的移動(dòng)方向確定。在原電池的內(nèi)電路中，陽(yáng)離子移向正極，陰離子移向負(fù)極。
技巧提示：
①通常情況下，兩電極是由兩種不同的活潑金屬或者一種較活潑的金屬和石墨組成，但有些特殊情況，如氫氧燃料電池以多孔的固體（如石墨、鉑等）做電極，應(yīng)用氫氣和氧氣反應(yīng)的原理制成。
②通常情況下，活潑金屬做負(fù)極，但是在某些特殊條件下，比如將銅絲和鐵絲連接作為兩極插入濃硝酸中，由于鐵發(fā)生鈍化，銅與硝酸反應(yīng)失電子，所以銅絲做負(fù)極，鐵絲做正極。
2．電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)
書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式時(shí)，只要分析出電解質(zhì)溶液中存在的陰、陽(yáng)離子，根據(jù)離子的放電順序即可順利寫(xiě)出電極反應(yīng)式。要特別注意：當(dāng)活潑金屬做陽(yáng)極時(shí)，一定是陽(yáng)極本身失電子發(fā)生氧化反應(yīng)；當(dāng)惰性電極做陽(yáng)極時(shí)，是溶液中的陰離子在陽(yáng)極放電。
書(shū)寫(xiě)原電池電極反應(yīng)式的步驟為：
（1）將總反應(yīng)式改寫(xiě)為離子方程式。
（2）分析在負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng)的物質(zhì)及其氧化產(chǎn)物和在正極上發(fā)生還原反應(yīng)的物質(zhì)及其還原產(chǎn)物，將化合價(jià)發(fā)生變化的元素先配平。
（3）由質(zhì)量守恒、電荷守恒配平電極反應(yīng)式。酸性溶液中，用H2O、H+調(diào)配；堿性溶液中，用H2O、OH－調(diào)配；熔融鹽中，用熔鹽陰離子調(diào)配。如果題目沒(méi)有給出原電池總反應(yīng)式，可以直接從第二步開(kāi)始分析寫(xiě)出電極反應(yīng)式。
技巧提示：
①電極反應(yīng)是一種離子反應(yīng)，書(shū)寫(xiě)時(shí)應(yīng)遵循書(shū)寫(xiě)離子反應(yīng)式的一切規(guī)則。
②負(fù)極失電子所得氧化產(chǎn)物和正極得電子所得還原產(chǎn)物都與溶液的酸堿性有關(guān)，如+4價(jià)的C在酸性溶液中以CO2形式存在，而在堿性溶液中以CO32－形式存在。網(wǎng)
③溶液中不存在O2－，因?yàn)樵谒嵝匀芤褐兴cH+結(jié)合成H2O，在堿性或中性溶液中它與H2O結(jié)合成OH－。
④氧氣作氧化劑的原電池的正極反應(yīng)式：酸性條件下的反應(yīng)為O2 + 4H+ + 4e－= 2H2O；堿性或中性條件下的反應(yīng)為O2 + 2H2O+4e－= 4OH－。
⑤用總反應(yīng)式減負(fù)極反應(yīng)式得正極反應(yīng)式，用總反應(yīng)式減正極反應(yīng)式得負(fù)極反應(yīng)式。
例1 （2008?寧夏）一種燃料電池中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)為：在酸性溶液中甲醇與氧氣作用生成水和二氧化碳。該電池負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)是（ ）
A. CH3OH（g）+ O2（g）－2e－= H2O（l）+CO2（g）+2H+
B. O2（g）+ 4H+（aq）+4e－= 2H2O（l）
C. O2（g）+ 2H2O（l）+ 4e－= 4OH－
D. CH3OH（g）+ H2O（l）－6e－= CO2（g）+ 6H+（aq）
解析：在原電池中，正極發(fā)生還原反應(yīng)，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)。該原電池中，甲醇在負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，其氧化產(chǎn)物為CO2，則有CH3OH（g）－6e－ CO2（g）。在酸性溶液中用H+和H2O調(diào)配，再由質(zhì)量守恒、電荷守恒配平，可得負(fù)極電極反應(yīng)式為CH3OH（g）+ H2O（l）―6e－= CO2（g）+6H+（aq）。
答案：D
3．電解后溶液恢復(fù)原狀的分析
對(duì)電解質(zhì)溶液進(jìn)行電解時(shí)，通常會(huì)在陰、陽(yáng)兩極析（逸）出金屬單質(zhì)或非金屬單質(zhì)，從而使電解質(zhì)溶液的組成或濃度發(fā)生改變，要使溶液恢復(fù)原狀就必須向電解后的溶液中加入一定量的物質(zhì)。一般來(lái)說(shuō)，析出什么加什么，析出多少加多少。解答此類(lèi)問(wèn)題時(shí)，一定要注意過(guò)度電解的問(wèn)題。過(guò)度電解是指電解時(shí)，溶液中的原溶質(zhì)參與電解反應(yīng)，當(dāng)原溶質(zhì)消耗完以后繼續(xù)電解。過(guò)度電解消耗的是水，判斷是否存在過(guò)度電解是正確解答此類(lèi)題的關(guān)鍵。
技巧提示：
①判斷是否存在過(guò)度電解的方法有兩種：一是根據(jù)題目給出的已知條件，通過(guò)計(jì)算進(jìn)行判斷，當(dāng)通入的電量大于原溶質(zhì)電解消耗完所需電量則存在過(guò)度電解；二是根據(jù)電解時(shí)電極上析出的產(chǎn)物進(jìn)行判斷，若電極上析出的產(chǎn)物能組合成水和另一種非水化合物則存在過(guò)度電解，水是過(guò)度電解的結(jié)果，另一種化合物是正常電解的結(jié)果。如果上述兩種情況都無(wú)法進(jìn)行判斷時(shí)，則按正常電解處理，不存在過(guò)度電解的問(wèn)題。
②只有電解活潑金屬的無(wú)氧酸鹽（如NaCl溶液等）和不活潑金屬的含氧酸鹽（如CuSO4溶液、AgNO3溶液等）時(shí)才可能存在過(guò)度電解。
例2 （2011?全國(guó)卷II）用石墨做電極電解CuSO4溶液。通電一段時(shí)間后，欲使電解質(zhì)溶液恢復(fù)到起始狀態(tài)，應(yīng)向溶液中加入適量的（ ）
A. CuSO4 B. H2O C. CuO D. CuSO4?5H2O
解析：題目未告知電極產(chǎn)物和通入的電量，只考慮正常電解不考慮過(guò)度電解。電解CuSO4溶液時(shí)，陽(yáng)極反應(yīng)為4OH－－4e－= 2H2O + O2，陰極反應(yīng)為2Cu2+ + 4e－= 2Cu，兩極析出的銅和氧氣的物質(zhì)的量之比為2∶1，剛好組合為CuO。
答案：C
對(duì)于文字描述型試題，只要熟練掌握了電化學(xué)基本原理，靈活應(yīng)用上面介紹的方法即可準(zhǔn)確、快速地解答相關(guān)問(wèn)題。解答電化學(xué)裝置分析說(shuō)明型試題時(shí)，除了上述要求外，還要特別注意觀察、分析裝置中提供的相關(guān)信息，如兩極的現(xiàn)象、電子流向、溶液中離子的移動(dòng)方向等，從而確定原電池的正、負(fù)極或電解池的陰、陽(yáng)極，進(jìn)而正確解答相關(guān)問(wèn)題。
例3 （2010?全國(guó)卷I）圖1是一種染料敏化太陽(yáng)能電池的示意圖。電池的一個(gè)電極由有機(jī)光敏染料（S）涂覆在TiO2納米晶體表面制成，另一個(gè)電極由導(dǎo)電玻璃鍍鉑構(gòu)成，電池中發(fā)生的反應(yīng)為：
TiO2/STiO2/S（激發(fā)態(tài)）
TiO2/ S TiO2/ S+ +e－
I3－+2e－ 3I－
2TiO2/S++3I－ 2TiO2/S+I3－
下列關(guān)于該電池的敘述錯(cuò)誤的是（ ）
A. 電池工作時(shí)，是將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能
B. 電池工作時(shí)，I－離子在鍍鉑導(dǎo)電玻璃電極上放電
C. 電池中鍍鉑導(dǎo)電玻璃為正極
D. 電池的電解質(zhì)溶液中I－和I3－的濃度不會(huì)減少
解析：這是個(gè)太陽(yáng)能電池，從裝置示意圖可看出是個(gè)原電池，最終是將光能轉(zhuǎn)化為電能。將上面四個(gè)反應(yīng)加起來(lái)可知，化學(xué)物質(zhì)并沒(méi)有減少，所以A選項(xiàng)正確。在外電路中電子由負(fù)極流向正極，從示意圖中電子的流動(dòng)方向可判斷鍍鉑導(dǎo)電玻璃電極做正極，發(fā)生I3－與I－的轉(zhuǎn)化，其電極反應(yīng)為I3－+2e－=3I－；染料敏化TiO2電極為負(fù)極，發(fā)生S與S+的轉(zhuǎn)化，其電極反應(yīng)為T(mén)iO2/ S TiO2/ S+ +e－，所以B錯(cuò)誤，C正確。此太陽(yáng)能電池中總反應(yīng)的實(shí)質(zhì)一部分是I3－
3I－（還有I2+I－I3－），另一部分是光敏
有機(jī)物激發(fā)態(tài)與基態(tài)的相互轉(zhuǎn)化，所有化學(xué)物質(zhì)最終均不被損耗，所以D正確。
答案：B
4．綜合性解答題
從近幾年高考試題看，電化學(xué)解答題主要是將幾個(gè)電解裝置串聯(lián)進(jìn)行電解，綜合考查電解原理及其應(yīng)用。解答此類(lèi)試題的關(guān)鍵是對(duì)題給信息進(jìn)行分析，準(zhǔn)確判斷電解池的陰、陽(yáng)極，然后根據(jù)電解原理等知識(shí)解答相關(guān)問(wèn)題。今后電化學(xué)解答題將會(huì)向綜合方向發(fā)展，將原電池、電解池等電化學(xué)裝置串聯(lián)，綜合考查原電池、電解原理及其應(yīng)用等相關(guān)知識(shí)。
技巧提示：
①解答此類(lèi)題的關(guān)鍵是根據(jù)題給信息準(zhǔn)確分析判斷原電池及其正、負(fù)極和電解池及其陰、陽(yáng)極。該信息可能在題干裝置圖或者試題要求解答的問(wèn)題中體現(xiàn)，考生需認(rèn)真觀察尋找。
②如果有外加電源，則串聯(lián)或并聯(lián)的裝置都為電解裝置。
③如果沒(méi)有外電源，在某一裝置的兩極分別通入氧化性物質(zhì)和還原性物質(zhì)，則該裝置為燃料電池，其他裝置為電解裝置。
④如果沒(méi)有外電源，某一裝置的兩極材料不同，其他裝置的兩極都是惰性電極，則電極材料不同的裝置為原電池，其他裝置為電解裝置。
例4 （2009?全國(guó)卷I）圖2所示裝置中，甲、乙、丙三個(gè)燒杯分別盛放100 g 5.00%的NaOH溶液、足量的CuSO4溶液和l00 g 10.00%的K2SO4溶液，電極均為石墨電極。
（1）接通電源，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，測(cè)得丙中K2SO4濃度為10.47％，乙中c電極質(zhì)量增加。據(jù)此回答問(wèn)題：
①電源的N端為 極。
②電極b上發(fā)生的電極反應(yīng)為 。
③電極b上生成的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為
。
④電極c的質(zhì)量變化是 g。
⑤電解前后各溶液的酸、堿性大小是否發(fā)生變化，簡(jiǎn)述其原因。
甲溶液 ；
乙溶液 ；
丙溶液 。
（2）如果電解過(guò)程中銅全部析出，此時(shí)電解能否繼續(xù)進(jìn)行，為什么? 。
解析：（1）①乙中c電極質(zhì)量增加，則c處發(fā)生的反應(yīng)為Cu2＋+2e－= Cu，即c為陰極， b為陽(yáng)極，a也為陰極，M為負(fù)極，N為正極。丙中為K2SO4溶液，相當(dāng)于電解水，設(shè)電解消耗水的質(zhì)量為x g，由電解前后溶質(zhì)質(zhì)量相等知100×10% =（100－x）×10.47%，得x = 4.5 g，即0.25 mol。由方程式2H2O 2H2+O2可知，電解2 molH2O需轉(zhuǎn)移4 mol電子，所以整個(gè)反應(yīng)中轉(zhuǎn)移0.5 mol電子，而整個(gè)電路是串聯(lián)的，故每個(gè)燒杯中的電極上轉(zhuǎn)移的電子數(shù)是相等的。②甲中為NaOH溶液，相當(dāng)于電解H2O，陽(yáng)極b處為陰離子OH－放電，即4OH－－4e－= 2H2O+O2。③轉(zhuǎn)移0.5 mol電子，則生成的O2為0.5/4 = 0.125 mol，標(biāo)況下的體積為0.125×22.4 = 2.8 L。④Cu2＋+2e－= Cu，轉(zhuǎn)移0.5 mol電子，則生成的m（Cu）= 0.5/2 ×64 =16 g。⑤甲中相當(dāng)于電解水，故NaOH的濃度增大，pH變大；乙中陰極為Cu2＋放電，陽(yáng)極為OH－放電，所以H＋增多， pH減?。槐袨殡娊馑?，K2SO4溶液呈中性，其pH不變。（2）銅全部析出，可以繼續(xù)電解H2SO4，有電解液即可電解。
答案：（1）①正極 ②4OH－－4e－=2H2O + O2 ③2.8 L ④16 g ⑤甲增大，因?yàn)樵摲磻?yīng)相當(dāng)于電解水，c（NaOH）增大；乙減小，OH－放電，H＋增多；丙不變，該反應(yīng)相當(dāng)于電解水，而K2SO4溶液呈中性
（2）可以，因?yàn)镃uSO4溶液已轉(zhuǎn)變?yōu)镠2SO4溶液，反應(yīng)也就變?yōu)樗碾娊夥磻?yīng)
例5 下圖所示的四個(gè)容器中分別盛有不同的溶液，除a、b外，其余電極均為石墨電極。甲為鉛蓄電池，其工作原理為Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O，
其兩個(gè)電極的電極材料分別為PbO2和Pb。
閉合K，發(fā)現(xiàn)g電極附近的溶液變紅，20 min后，將K斷開(kāi)，此時(shí)c、d兩極上產(chǎn)生的氣體體積相同。據(jù)此回答：
（1）a電極的電極材料是 （填“PbO2”或“Pb”）。
（2）電解后，要使丙中溶液恢復(fù)到原來(lái)的濃度，需要加入的物質(zhì)是 （填化學(xué)式）。
（3）到20 min時(shí)，電路中通過(guò)電子的物質(zhì)的量為 。
（4）0~20 min，h電極上發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式為 。
（5）20 min后將乙裝置與其他裝置斷開(kāi)，然后在c、d兩極間連接上靈敏電流計(jì)，發(fā)現(xiàn)電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)，則此時(shí)c電極為 極，d電極上發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式為 。
在進(jìn)行分析之時(shí),必須明確下列觀點(diǎn):
1 每一個(gè)能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)都可設(shè)計(jì)成原電池;同理,每一個(gè)原電池都對(duì)應(yīng)一個(gè)能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)。
2 任何氧化劑均可制成氧化劑電極,任何還原劑均可制成還原劑電極:將固體物質(zhì)溥在惰性電極材料上,或?qū)⒍栊噪姌O材料浸沒(méi)在含有參與電極反應(yīng)的離子的溶液中,或?qū)怏w通到惰性電極材料上可分別形成固體電極、離子(或液體)電極、氣體電極。參與反應(yīng)的金屬本身可做直接用作電極。
3 原電池是一種將氧化還原反應(yīng)中的氧化過(guò)程和還原過(guò)程分開(kāi)在兩個(gè)電極上同時(shí)進(jìn)行的裝置。氧化還原反應(yīng)中的電子通過(guò)外電路轉(zhuǎn)移,內(nèi)電流通過(guò)電解質(zhì)溶液的離子遷移連通電池的兩個(gè)電極。
一個(gè)原電池的各種關(guān)系可用上頁(yè)所示的圖示進(jìn)行描述,這也是分析原電池的思維原型。
如圖,只要分析了一個(gè)電池反應(yīng)中物質(zhì)化合價(jià)的變化關(guān)系,按上圖所示流程就可得出該電池的電極極性,書(shū)寫(xiě)電極方程式、判斷電流方向、電子流向以及電解質(zhì)溶液中的離子遷移方向等。在書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式時(shí),可將其當(dāng)做離子方程式進(jìn)行配平。式中的“n”由化合價(jià)總變化數(shù)確定,正負(fù)極電極反應(yīng)中得失電子不一定要求相等,但一個(gè)式子中電荷必須守恒,若不能守恒,則用H+、OH-找平電荷,用H2O找平H和O,同時(shí)考慮電解質(zhì)溶液中的某些離子可能也會(huì)參加電極反應(yīng),這時(shí)也一并加入到電極反應(yīng)式中。
例1 用鎂片、鋁片、NaOH溶液、導(dǎo)線和鹽橋(裝有瓊脂-KNO3的U型管)構(gòu)成一個(gè)原電池。以下有關(guān)該原電池的敘述正確的是( )
① 在外電路中,電子由鎂電極流向鋁電極
② 由于Mg比Al活潑,所以Mg為負(fù)極,鋁為正極。
③ 實(shí)驗(yàn)過(guò)程中取出鹽橋,由于不能形成閉合回路,原電池不能繼續(xù)工作
④ 電池的負(fù)極反應(yīng)式為Al―3e-+ 4OH―=AlO-2+2H2O
A. ①②
B. ②③
C. ②④
D. ③④
解析:該原電池對(duì)應(yīng)的電池反應(yīng)為2Al+2NaOH+6H2O2NaAlO2+3H2+4H2O,分析該反應(yīng)還原劑為Al,失電子,該電極是電子流出極,就是電流流入極,為電池的負(fù)極。氧化劑為H2O,得電子,Mg與水形成液體電極應(yīng)為電池的正極;在該電池中,雖然Mg比Al更活潑,但Mg不能和NaOH溶液反應(yīng),在反應(yīng)中沒(méi)有失去電子,因而不是負(fù)極。①②錯(cuò)。而③④正確,本題答案D。通過(guò)分析電池反應(yīng)不會(huì)產(chǎn)生Mg為負(fù)極的錯(cuò)誤,避免了機(jī)械記憶產(chǎn)生的思維遷移錯(cuò)位。
另外,書(shū)寫(xiě)原電池的電極反應(yīng)式是學(xué)生感覺(jué)最為困難的,特別是燃料電池的電極反應(yīng)式。采用電池反應(yīng)分析之后,學(xué)生只要能將氧化還原反應(yīng)拆寫(xiě)成兩個(gè)半反應(yīng),就知道如何書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式。看下面的例子:
例2 一種燃料電池中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)為:在酸性溶液中甲醇與氧作用生成水和二氧化碳。該電池負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)是 。
解析:電池負(fù)極應(yīng)是還原劑電極:
(還原劑)C-2H3OH-[4-(-2)]e-=(氧化產(chǎn)物)CO+42
酸性環(huán)境中用“H+”找平電荷,在式子的右邊加“6H+”,“H、O”守恒,在式子左邊加“H2O”
即得CH3OH - 6e-+ H2OCO2+6H+,C正確。
二、 電解池的分析
電解池分析的關(guān)鍵在于:
1 明確粒子放電的本質(zhì)就粒子與電極之間發(fā)生電子轉(zhuǎn)移。當(dāng)有多個(gè)粒子可以在同一電極放電時(shí),存在放電的先后順序――氧化性、還原性愈強(qiáng)的粒子愈先放電。
在高中原電池和電解池的電化學(xué)教學(xué)中，應(yīng)根據(jù)教材原理將電化學(xué)知識(shí)講解透徹，否則會(huì)給學(xué)生造成錯(cuò)誤的觀點(diǎn)。
一、電解池中的可能性
1.惰性電極可能反應(yīng)
在電解池中一般認(rèn)為惰性電極不參加反應(yīng)，但工業(yè)上用石墨電極電解熔化的Al2O3制取鋁時(shí)的電極反應(yīng)
陽(yáng)極：6O2--12e = 3O2
陰極：4Al3+ + 12e = 4Al
在高溫下C能與O2反應(yīng)：C+ O2 = CO2，故惰性電極石墨的惰性是相對(duì)的。
2.陽(yáng)極可能參加反應(yīng)
一般認(rèn)為反應(yīng) Cu+H2SO4 = CuSO4+ H2是不能完成的，但在電解池中可以進(jìn)行。以Cu作陽(yáng)極，其它電極作陰極電解稀硫酸溶液，其電極反應(yīng)為
陽(yáng)極：Cu - 2e = Cu2+
陰極：2H+ + 2e = H2
但要注意的是，隨著電解的進(jìn)行 C(H+) 逐漸減小，C(Cu2+)逐漸增大，電解的后階段變?yōu)殡婂?。電極反應(yīng)變?yōu)椋?/p>
陽(yáng)極：Cu - 2e = Cu2+
陰極：Cu2+ + 2e = Cu
故活性電極作陽(yáng)極時(shí)要參加電極與電解反應(yīng)。
3. 原子團(tuán)可能放電
惰性電極電解溶液時(shí)，原子能團(tuán)一般是OH-放電，但電解Na2SO3溶液時(shí)由于SO32-的還原性遠(yuǎn)強(qiáng)于OH-，其電極反應(yīng)是：
陽(yáng)極:SO32--2e +H2O= SO42- +2H+
陰極:2H++2e = H2
總反應(yīng)是：Na2SO3+ H2O = Na2SO4 + H2
4. 同一電極可能放出兩種氣體：
惰性電極電解NH4Cl溶液時(shí)，其電極反應(yīng)是：
陽(yáng)極：2Cl--2e = Cl2
陰極：2 H2O +2e = H2+2OH-
在陰極，隨著電解的進(jìn)行會(huì)發(fā)生：NH4++ OH- = NH3+ H2O 總反應(yīng)：2 NH4Cl = Cl2+2NH3+ H2
在陽(yáng)極，隨著C(Cl-)的減小也可能發(fā)生2H2O -4e= O2+4H+
故陰極放出H2和NH3;陽(yáng)極放出的Cl2中可能有O2。實(shí)際上惰性電極長(zhǎng)時(shí)間電解溶液的最后階段都是電解水。
二、原電池的可能性
1. 不活潑電極可能作負(fù)極
在一般情況下，對(duì)于活性不同的兩個(gè)電極來(lái)說(shuō)，由于活潑的一極比不活潑的一極更容易失去電子，從而活潑的一極的電勢(shì)往往要低于不活潑的一極，因此在原電池中一般情況下都做負(fù)極，但這種情況卻并不絕對(duì)，我們看下列兩組原電池
(1)鎂、鋁電極與NaOH溶液構(gòu)成的原電池
總反應(yīng)：2Al+2HO-+2 H2O =2AlO2-+3H2
負(fù)極：2Al-6e+8OH- = 2AlO2-+4H2O
正極：6 H2O +6e=3H2+6OH-
(2) 銅、鋁電極與濃硝酸構(gòu)成的原電池由于鋁在濃硝酸中鈍化，總反應(yīng)是：Cu+4HNO3= Cu(NO3)2 +2NO2+2H2O
負(fù)極：Cu-2e = Cu2+
正極：NO3-+2e-+4H+=NO2+2H2O
但要注意的是，隨著反應(yīng) (2) 的進(jìn)行，總反應(yīng)變?yōu)?/p>
2Al+3Cu(NO3)2 = 3Cu + 2Al(NO3)2
電極反應(yīng)是負(fù)極：2Al- 6e = 2Al3+ 正極:3Cu2+ + 6e = 3Cu
從上兩例中我們可以看出原電池電極的確定還與電解質(zhì)溶液有關(guān)，由于電解質(zhì)溶液的不同可能使電極性質(zhì)也不同，如上述裝置改用酸性稀溶液做介質(zhì)，則活性強(qiáng)的鎂、鋁分別做負(fù)極。
2. 兩個(gè)電極可能相同
在一般情況下，對(duì)于只有活性不同的兩個(gè)電極來(lái)說(shuō)，才能形成電勢(shì)差，也才能形成穩(wěn)定的電流進(jìn)而組成原電池，然而是否所有的原電池的電極的活性都要不同呢? 我們看下列一組原電池：
總反應(yīng)：2H2+O2=2H2O
負(fù)極：2H2-4e = 4H+
正極：O2+4e+4H=2H2O
從上例中我們可以看出燃料電池的正、負(fù)極應(yīng)由其通入的
氣體的性質(zhì)來(lái)決定，其電極本身的活性不能作為其電極正負(fù)的判據(jù)，如在燃料電池中兩個(gè)電極的活性卻是可以相同的。
3. 兩個(gè)電極可能浸入不同電解質(zhì)溶液中
在中學(xué)教材中出現(xiàn)的原電池裝置一般都是兩個(gè)電極浸入同一電解質(zhì)溶液中形成原電池，致使很多同學(xué)都誤認(rèn)為原電池裝置中的兩個(gè)電極一定要浸入同一電解質(zhì)溶液中，然而在新教材僅出現(xiàn)了一次的丹尼爾電池(鹽橋)卻有力的說(shuō)明了上述觀點(diǎn)的局限性。
總反應(yīng)：Zn+Cu2+=Zn2++Cu
負(fù)極：Zn-2e=Zn2+
正極：Cu2+ + 2e=Cu
4. 氧化還原反應(yīng)只可能設(shè)計(jì)成原電池
原電池的實(shí)質(zhì)是把一個(gè)氧化還原反應(yīng)的氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分別在兩個(gè)電極上進(jìn)行，那么是否所有的氧化還原反應(yīng)都能設(shè)計(jì)成原電池呢? 我們一起來(lái)看例題： 下列反應(yīng)能設(shè)計(jì)成原電池的有( )
A. C+CO2=2CO
B. HCl + KOH = KCl + H2O
C. Cu + 2FeCl3 =2FeCl2 + CuCl2
D. 2NaOH + CO2 = Na2CO3 + H2O
教學(xué)反饋發(fā)現(xiàn)很多同學(xué)都選擇了 A 和 C，他們的理由是這兩個(gè)反應(yīng)都是氧化還原反應(yīng)，然而并非所有的氧化還原都能設(shè)計(jì)成原電池，因?yàn)樵姵氐姆磻?yīng)是化學(xué)能自發(fā)的轉(zhuǎn)化為電能的過(guò)程，因此原電池中進(jìn)行的反應(yīng)必須滿足如下條件即： 反應(yīng)必須是氧化還原反應(yīng)而且該反應(yīng)必須是自發(fā)的氧化還原反應(yīng)，因此本題的答案只有 C 。
三、教學(xué)反思
經(jīng)過(guò)以上原電池和電解池的分析，我們?cè)陔娀瘜W(xué)教學(xué)中，老師應(yīng)明確告訴學(xué)生：
1. 原電池反應(yīng)是自發(fā)的氧化還原反應(yīng)。在滿足形成原電池的條件(兩電極、電解質(zhì)溶液、閉合)下，先正確的寫(xiě)出自發(fā)的氧化還原反應(yīng)方程式(原電池反應(yīng))并確定氧化劑和還原劑。 還原劑一定在負(fù)極上反應(yīng)，氧化劑一定在正極上反應(yīng)。如果還原劑是金屬，則該金屬是原電池的負(fù)極，且正極與該金屬不同，如果還原劑不是金屬，則正負(fù)電極由其它電極代替且可相同。這樣，既可以根據(jù)原電池反應(yīng)判斷正負(fù)極和書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)，也可以將自發(fā)的氧化還原反應(yīng)設(shè)計(jì)成原電池。
例(1)將自發(fā)的反應(yīng)3Cu+8HNO3=3Cu(NO3)2+2NO+4H2O設(shè)計(jì)成原電池并寫(xiě)出電極反應(yīng)。
電池構(gòu)成：Cu 作負(fù)極、Ag作正極、稀HNO3作電解質(zhì)溶液。電極反應(yīng)：負(fù)極 ( Cu-2e=Cu2+ )；
正極(NO3-+3e+4H+=NO+2 H2O)
2.電解池反應(yīng)是強(qiáng)制的氧化還原反應(yīng)。在滿足形成電解池的條件(電解質(zhì)溶液導(dǎo)電)下，根據(jù)陽(yáng)離子的氧化性順序、陽(yáng)極活性及陰離子的還原性順序，正確的寫(xiě)出電解池反應(yīng)并確定氧化劑和還原劑。還原劑一定在陽(yáng)極上反應(yīng)，氧化劑一定在陰極上反應(yīng)。如果還原劑是金屬，則該金屬是電解池的陽(yáng)極(陰極任選); 如果還原劑不是金屬，則陽(yáng)極是惰性的(陰極任選)。這樣，既可以根據(jù)電解池反應(yīng)判斷陰、陽(yáng)極和書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)，也可以將溶液中或離子晶體熔化時(shí)不能自發(fā)的氧化還原反應(yīng)設(shè)計(jì)成電解池反應(yīng)。但要注意的是，惰性電極電解溶液時(shí)最后階段可能是電解水。
例(2)在溶液中實(shí)現(xiàn) Fe+2H2O =Fe(OH)2+ H2的反應(yīng)。
一、從兩例高考試題看電化學(xué)試題中必考的基本問(wèn)題
答案 B。
簡(jiǎn)析 選項(xiàng)A和B都是相關(guān)氧化還原反應(yīng)特征分析問(wèn)題（判斷產(chǎn)物、判斷反應(yīng)物），選項(xiàng)C是電極判斷和電極反應(yīng)式書(shū)寫(xiě)問(wèn)題，選項(xiàng)D是離子定向移動(dòng)規(guī)律判斷問(wèn)題，都是電化學(xué)的基本問(wèn)題。
判斷電池中的正極、負(fù)極，判斷電解池中的陰極、陽(yáng)極，是電化學(xué)試題中最重要的基本問(wèn)題。命題人常要求解題者從以下依據(jù)進(jìn)行判斷：
（1）根據(jù)反應(yīng)物的還原性、氧化性判斷。電池中負(fù)極上是還原劑發(fā)生還原反應(yīng)，正極上是氧化劑發(fā)生還原反應(yīng)。
（2）根據(jù)反應(yīng)產(chǎn)物判斷。電解池中，陰極上發(fā)生還原反應(yīng)生成還原產(chǎn)物，陽(yáng)極上發(fā)生氧反應(yīng)生成氧化產(chǎn)物。電池中也可以根據(jù)反應(yīng)產(chǎn)物判斷，負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng)生成氧化產(chǎn)物，正極上發(fā)生還原反應(yīng)生成還原產(chǎn)物。
（3）根據(jù)裝置圖中標(biāo)示的電子流動(dòng)方向判斷。這時(shí)要注意分清是“電流方向”還是“電子移動(dòng)方向”，要防止大意失荊州。
（4）根據(jù)相連接電池（或電解池）判斷。電池與電解池相連接的裝置中，可根據(jù)外電源的負(fù)極、正極判斷電解池中陰極、陽(yáng)極。
第2類(lèi)、書(shū)寫(xiě)（或判斷）電極反應(yīng)式
考查電化學(xué)的試題，必定要書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式，因?yàn)殡姌O反應(yīng)式是分析電池、電解池的基礎(chǔ)。因此，后階段復(fù)習(xí)電化學(xué)內(nèi)容時(shí)，要熟記書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式的要求，要熟練掌握一些較復(fù)雜電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)步驟和技巧。
（2）蓄電池中，可根據(jù)充電時(shí)電極反應(yīng)式書(shū)寫(xiě)放電時(shí)的電極反應(yīng)式，或根據(jù)根據(jù)放電時(shí)的電極反應(yīng)式書(shū)寫(xiě)充電時(shí)的電極反應(yīng)式。
（3）掌握水溶液（酸性、堿性、中性）中的電極反應(yīng)式配平技巧。在酸性溶液中，不要在電極反應(yīng)式中出現(xiàn)OH-離子，要用H2O、H+來(lái)配平；在堿性溶液中，不要在電極反應(yīng)式中出現(xiàn)H+離子，要用H2O、OH-來(lái)配平；在中性溶液中，一般不在反應(yīng)物中出現(xiàn)H+ 離子或OH- 離子，但可根據(jù)情況在產(chǎn)物中出現(xiàn)OH- 離子或H+ 離子。
（4）根據(jù)題給信息，書(shū)寫(xiě)并配平非水體系中的電極反應(yīng)。如，在固體氧化物作電解質(zhì)時(shí)，可以用O2- 離子來(lái)配平，在熔融碳酸鹽作電解質(zhì)時(shí)可以用CO2、CO32- 等粒子來(lái)配平。
第3類(lèi)、判斷離子移動(dòng)方向
電池、電解池工作時(shí)，在電極上的氧化反應(yīng)、還原反應(yīng)的帶動(dòng)下，電極和外電路上必定有電子定向移動(dòng)，內(nèi)部的電解質(zhì)中必定有離子發(fā)生定向移動(dòng)，形成電荷傳遞的閉合回路，這是電池、電解池工作時(shí)的基本特征。在電化學(xué)相關(guān)的試題中，判斷離子定向移動(dòng)方向是考查頻度較高的一類(lèi)基本問(wèn)題。解答這類(lèi)基本問(wèn)題時(shí)，要注意以下幾點(diǎn)：
（1）電池內(nèi)部，陰離子要向負(fù)極作向移動(dòng)，陽(yáng)離子要向正極定向移動(dòng)；電解池內(nèi)部，陰離子要向陽(yáng)極定向移動(dòng)，陽(yáng)離子要向陰極定向移動(dòng)。
（2）除了電極反應(yīng)帶動(dòng)離子定向移動(dòng)外，在電池、電解池內(nèi)部還存在由于濃度因素使離子擴(kuò)散移動(dòng)，所以不同離子定向移動(dòng)情況差異較大。一般情況下，在電極上參加反應(yīng)的離子、電極反應(yīng)過(guò)程新生成的離子，移動(dòng)比較明顯，其他離子移動(dòng)不一定會(huì)有明顯移動(dòng)。如在銅、鋅、稀硫酸構(gòu)成的原電池中，H+、Zn2+ 離子移動(dòng)比較明顯。
（3）判斷離子定向移動(dòng)時(shí)，要注意裝置中離子交換膜的影響，要特別注意區(qū)分各種離子交換膜（如，陰離子交換膜、陽(yáng)離子交換膜、質(zhì)子交換膜等）存在時(shí)離子移動(dòng)的特征。
第4類(lèi)、分析（或判斷）氧化還原反應(yīng)特征
從根本上看電池、電解池問(wèn)題是氧化還原反應(yīng)的兩種特殊表現(xiàn)形式，基于些，高考試題常常會(huì)以電池、電解池為載體來(lái)考查氧化還原反應(yīng)的一些基本特征。常見(jiàn)有：
電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)是電化學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，也是高考的熱點(diǎn)，縱觀近幾年高考試題，2015年選擇題中的微生物電池，2014年以精細(xì)化工產(chǎn)品次磷酸為背景考查應(yīng)用電解原理解答問(wèn)題，2013年的鋰離子電池等，高考對(duì)電化學(xué)的考查從不間斷，選擇題的難度一般為中等，非選擇題的難度一般為中等或較大。電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)是電化學(xué)考查的一個(gè)難點(diǎn)，如何攻破這個(gè)難點(diǎn)確保電化學(xué)試題中不失分呢？
電化學(xué)實(shí)際上是氧化還原反應(yīng)考查的另一種形式，理論內(nèi)容和計(jì)算與氧化還原相關(guān)知識(shí)密切相關(guān)，所以電化學(xué)的基礎(chǔ)是氧化還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)實(shí)際上就是氧化還原反應(yīng)的半反應(yīng)。
一、電極反應(yīng)式書(shū)寫(xiě)的注意點(diǎn)和步驟
電極反應(yīng)是氧化還原反應(yīng)的半反應(yīng)，所以氧化還原反應(yīng)理論知識(shí)一定要理解透徹，原電池的負(fù)極反應(yīng)、電解池的陽(yáng)極反應(yīng)是失去電子的氧化反應(yīng)，原電池的正極反應(yīng)、電解池的陰極反應(yīng)是得電子的還原反應(yīng)，所以電極反應(yīng)方程式的書(shū)寫(xiě)中，氧化還原的四大基本構(gòu)建十分重要。氧化還原反應(yīng)中失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)的是還原劑，還原劑被氧化為氧化產(chǎn)物；得到電子發(fā)生還原反應(yīng)的是氧化劑，氧化劑被還原為還原產(chǎn)物，所以負(fù)極（陽(yáng)極）的電極反應(yīng)形式是還原劑-ne=氧化產(chǎn)物；正極（陰極）的電極反應(yīng)形式是：氧化劑+ne=還原產(chǎn)物，四大構(gòu)建的確立是通過(guò)元素化合價(jià)的變化判斷的，這一點(diǎn)是考查元素及其化合物性質(zhì)的重要方式，除此之外題干中給出的已知條件可以作為判斷依據(jù)。
一、氧化還原反應(yīng)的“熱”和電化學(xué)的“冷”
在高中化學(xué)階段，大多數(shù)學(xué)生對(duì)氧化還原反應(yīng)比較熟悉，化學(xué)老師一般把其作為難點(diǎn)和重點(diǎn)，詳細(xì)講解，反復(fù)糾正練習(xí)，直到學(xué)生熟練掌握為止。同時(shí)，對(duì)于高考這個(gè)指揮棒，學(xué)生和老師不得不聽(tīng)從指揮，不管無(wú)機(jī)還是有機(jī)，牽扯到氧化還原反應(yīng)的較多，所以氧化還原反應(yīng)是化學(xué)高考的熱門(mén)話題。
作為電化學(xué)，在書(shū)本中介紹的不多，篇幅較少，并且只講原理和部分應(yīng)用，內(nèi)容艱澀難懂。在做題過(guò)程中容易以偏代全、斷章取義，稍不注意細(xì)節(jié)問(wèn)題就容易出錯(cuò)，造成學(xué)生認(rèn)為電化學(xué)難，成為化學(xué)學(xué)習(xí)中的冷門(mén)。
近觀化學(xué)高考，越來(lái)越接近生活，涉及電化學(xué)知識(shí)的也頗多。例如，日常生活的干電池，電動(dòng)車(chē)和手機(jī)的可充電電池，以及將來(lái)保護(hù)環(huán)境的燃燒電池等等。這類(lèi)題的特點(diǎn)是題型新穎、起點(diǎn)不高、內(nèi)容難度不大，但學(xué)生卻失分較多，令人痛惜。結(jié)果成考試是熱點(diǎn)，成績(jī)是冷門(mén)。針對(duì)氧化還原反應(yīng)的“熱”和電化學(xué)的“冷”，可把二者有機(jī)結(jié)合起來(lái)，進(jìn)行系統(tǒng)整理和歸納，達(dá)到他山之石可以攻玉的目的，造成雙贏的局面。
二、電化學(xué)本身就屬于氧化還原反應(yīng)的范疇
電化學(xué)是氧化還原反應(yīng)的一個(gè)比較特殊的分支。電化學(xué)分兩大部分，原電池和電解池（電鍍池屬于電解池）。原電池是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，怎么把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能呢？通過(guò)電子轉(zhuǎn)移（電子由負(fù)極流向正極）。而電子轉(zhuǎn)移就是氧化還原的本質(zhì)，所以說(shuō)原電池屬于氧化還原反應(yīng)。
電解就是在電流通過(guò)電解質(zhì)溶液而在陰陽(yáng)兩極引起的氧化還原過(guò)程，借助于電流引起氧化還原反應(yīng)的裝置叫電解池。從定義上就可看出，電解池也屬于氧化還原反應(yīng)。
電化學(xué)屬于氧化還原反應(yīng)的范疇，又具有一定的特殊性。首先，原電池和電解池都有電流通過(guò)，原電池基本上是自發(fā)的，電解池是人為的，并且必須有電源，這是二者的重要區(qū)別；同時(shí)，原電池的電極有正極、負(fù)極之分，而電解池的電極有陰極、陽(yáng)極之說(shuō)，包括電源亦有正極、負(fù)極之稱(chēng)。這些都是氧化還原所沒(méi)有的，這就加大了解析電化學(xué)的難度。
電極的判斷正確與否，是解析電化學(xué)的關(guān)鍵，所以運(yùn)用氧化還原反應(yīng)解析電化學(xué)，必須把電極判斷聯(lián)系上，否則會(huì)前功盡棄、滿盤(pán)皆輸，因此電化學(xué)是特殊的氧化還原反應(yīng)。
三、利用氧化還原反應(yīng)解析原電池
“活性為負(fù)被氧化，惰性為正被還原。”這是利用氧化還原反應(yīng)解析原電池的總則。
一般情況下是比較原電池的兩個(gè)電極的金屬活動(dòng)性，活潑的電極作為負(fù)極，發(fā)生了氧化反應(yīng)；不活潑的電極作為正極，發(fā)生了還原反應(yīng)。例如，銅鋅原電池，稀硫酸作為電解質(zhì)溶液：
電極材料 電極名稱(chēng) 電極反應(yīng)式 反應(yīng)類(lèi)型
鋅棒 負(fù)極 Zn-2e-=Zn2+氧化反應(yīng)
銅棒 正極 2H++2e-=H2還原反應(yīng)
這個(gè)例子充分證明總則的正確性，但亦不盡然。如燃料電池，全部是惰性電極（任何情況下都不參與反應(yīng)的電極叫惰性電極），電極本身不參加反應(yīng)，但它肯定有燃料和助燃劑，燃料中某一元素的化合價(jià)一定升高，化合價(jià)升高，發(fā)生了氧化反應(yīng)，該電極就是負(fù)極，照樣可以把兩個(gè)惰性電極分清正極和負(fù)極，只不過(guò)倒過(guò)來(lái)使用罷了。
還有一些特殊的原電池，也符合這個(gè)原則。例如，銅鐵原電池，濃硝酸作為電解質(zhì)溶液。鐵雖然比銅活潑，但是鐵遇到冷的濃硝酸發(fā)生了鈍化，很難參加反應(yīng)；銅反而在常溫下，能與濃硝酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)。在這種情況下，銅棒作為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，鐵棒作為正極，發(fā)生還原反應(yīng)?？梢?jiàn)，電極的判斷不但與電極的金屬活動(dòng)性有關(guān)，還與電解質(zhì)溶液有關(guān)，是兩者共同決定的。但不論哪種原電池，負(fù)極被氧化、正極被還原這個(gè)總則是不變的。
四、利用氧化還原反應(yīng)解析電解池
作為電解池，肯定有電源，電源分正極和負(fù)極?！罢龢O為陽(yáng)被氧化，負(fù)極為陰被還原”，這是利用氧化還原反應(yīng)解析電解池的總則。
跟電源正極相連的電極稱(chēng)為陽(yáng)極，陽(yáng)極吸引陰離子，陰離子失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)；若陽(yáng)極本身是活性電極，則失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)。與電源負(fù)極相連的電極叫陰極，陰極吸引陽(yáng)離子，陽(yáng)離子得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)。
高考理綜卷中“電化學(xué)”考點(diǎn)研析
“電化學(xué)”是中學(xué)化學(xué)教學(xué)中的重要理論之一，也是理綜化學(xué)學(xué)科?？嫉闹攸c(diǎn)知識(shí)，現(xiàn)將近兩年高考中有關(guān)“電化學(xué)”的考查內(nèi)容，進(jìn)行歸類(lèi)并作如下分析。
一、原電池工作原理的應(yīng)用
“電化學(xué)”內(nèi)容的高考試題，對(duì)原電本文由收集整理池和電解池的考查往往以選擇題的形式考查兩電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)、兩電極附近溶液性質(zhì)的變化、電子的轉(zhuǎn)移或電流方向的判斷等，也會(huì)與生產(chǎn)生活（如金屬的腐蝕和防護(hù)等）相聯(lián)系。在第ⅱ卷中常與無(wú)機(jī)推斷、化學(xué)平衡理論、實(shí)驗(yàn)等知識(shí)相結(jié)合進(jìn)行命題，特別容易考查燃料電池和新型電池的正、負(fù)極材料分析和電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)。題型新穎，但不偏不怪，只要注意基礎(chǔ)知識(shí)的落實(shí)，以及能力的訓(xùn)練便可以從容應(yīng)對(duì)。
【Abstract】 As a new generation of memories， phase change memories have to be smaller for further development. SbTe is one of excellent phase change materials， thereby research on properties of SbTe on the nanoscale has profound significance. This paper is about the procedures of making nanowires and I succeeded in making nanowires by adding 8mA， 10mA and 20mA seperately. I took their TEM photos and analysed nanowires by means of XRD method. Finally， I draw the conclution that changing current slightly can change the crystallinity and changing current significantly can change the phase.
【Key words】 SbTe；nanowires；electrochemical method；phase change materials
1 引言
相變存儲(chǔ)器具有讀寫(xiě)速度快，循環(huán)次數(shù)高，功耗低等優(yōu)點(diǎn)，相比傳統(tǒng)的閃存技術(shù)有很大優(yōu)勢(shì)。因此作為一種新興的存儲(chǔ)器，相變存儲(chǔ)器有很好的市場(chǎng)前景。而相變材料的在晶態(tài)和非晶態(tài)間的轉(zhuǎn)變直接決定著相變存儲(chǔ)器的性能。因而我們需要進(jìn)一步研究相變材料的結(jié)構(gòu)。而隨著相變存儲(chǔ)器的發(fā)展，相變存儲(chǔ)器的尺寸微縮成為一個(gè)重要課題。而SbTe材料作為一種重要的相變材料，它的納米尺度的特性對(duì)于相變存儲(chǔ)器的微縮具有重要意義?，F(xiàn)在對(duì)電化學(xué)法制備出的相變材料多集中于對(duì)薄膜特性的研究，對(duì)一維納米線的研究比較缺乏。本文對(duì)一維納米尺度下的納米線進(jìn)行了研究，希望能對(duì)做相變存儲(chǔ)器材料做研究的研究人員有所幫助。
2 實(shí)驗(yàn)部分
2.1 制備原理
制備過(guò)程屬于金屬的陰極還原沉積，適合在模板的納米孔道內(nèi)制備金屬納米線。
（1）傳質(zhì)過(guò)程：放電金屬陽(yáng)離子或金屬絡(luò)合離子從電解液中通過(guò)擴(kuò)散、對(duì)流、電遷移等步驟，不斷向電極表面輸送。
（2）電化學(xué)過(guò)程：金屬離子或金屬絡(luò)合離子脫水，并吸附在陰極表面上放電，還原成金屬原子的過(guò)程。
（3）結(jié)晶過(guò)程：金屬原子在陰極上排列，形成一定形式的金屬晶體。
原理圖如圖1所示。
2.2 制備流程
用去離子水清洗模板，用鑷子夾著鋁-氧化鋁模板用吹風(fēng)機(jī)吹干后在模板的光亮面（Al面）涂抹防護(hù)油（防止SbTe材料在模板的這一面沉積，因?yàn)檠趸X面為有孔面），再將分別溶解在稀硝酸和檸檬酸里的TeO2和Sb2O3溶液一比一混合（控制濃度配比使得混合溶液中的Te和Sb摩爾數(shù)相等），用鑷子夾著模板（做陰極）和石墨（做陽(yáng)極）通不同大小的電流4小時(shí)，再用氫氧化鉀溶液溶解模板，得到沉積在模板孔洞中的納米線，放入無(wú)水乙醇中保存。
3 結(jié)果與討論
3.1 納米線形貌表征
由圖2可以看到制備出的納米線邊緣較為平整，無(wú)毛刺現(xiàn)象。
3.2 不同電流下SbTe納米線的物相表征
X射線衍射分析圖如圖3所示。
4 分析與結(jié)論
8mA電流與10mA電流下出峰的位置相近，但峰的強(qiáng)度有很大差別。這說(shuō)明對(duì)制備電流微小的改變使得結(jié)晶更加徹底，也就是說(shuō)它改變了結(jié)晶的強(qiáng)度。而在20mA的電流下出現(xiàn)了很明顯的新的峰，這說(shuō)明大幅度改變制備電流會(huì)產(chǎn)生新的晶相，也就是形成不同的結(jié)晶。
參考文獻(xiàn)：
[1]童非.鍺碲基相變磁性材料的制備及性能研究[D].武漢華中科技大學(xué)，2012.
中圖分類(lèi)號(hào)：TL241.2；O646 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2015）40-0048-02
1 引言
鈾是一種放射性物質(zhì)，若受到輻射后人體的多個(gè)器官如腎臟、大腦、肝臟和心臟都會(huì)受損。與其他放射性元素不同，鈾的半衰期幾乎與地球的年齡同樣大小，因此，幾乎所有的土壤、巖石和水體中都分布有少量的鈾。另外，鈾離子的化學(xué)毒性也很強(qiáng)，攝入一定劑量后可產(chǎn)生以腎損害為主的全身性疾病，嚴(yán)重時(shí)出現(xiàn)急性腎衰竭等。因此，對(duì)水質(zhì)中鈾含量的精確測(cè)定是環(huán)境監(jiān)測(cè)和保護(hù)的重要指標(biāo)[1，2]。
隨溶液的pH值不同或者其他離子種類(lèi)與濃度不同，鈾會(huì)以多種氧化態(tài)形式存在，但通常最穩(wěn)定的價(jià)態(tài)是+6價(jià)。在此價(jià)態(tài)下，水溶液中的鈾（VI）與氧離子絡(luò)合形成穩(wěn)定的鈾酰離子（UO22+）。世界衛(wèi)生組織（WHO）將U（VI）認(rèn)定為強(qiáng)致癌物質(zhì)，并規(guī)定其在水溶液中的濃度不能超過(guò)50 mg/L；美國(guó)環(huán)境保護(hù)組織也規(guī)定飲用水中U（VI）濃度不能超過(guò)20 mg/L。
各種質(zhì)譜、光譜等儀器分析方法廣泛地用于檢測(cè)U（VI）[3，4]，但通常來(lái)說(shuō)，這些檢測(cè)技術(shù)的操作較復(fù)雜、儀器設(shè)備昂貴、維護(hù)運(yùn)行成本高，相比較而言，電化學(xué)分析技術(shù)具有快速、簡(jiǎn)便、高靈敏、低成本等優(yōu)點(diǎn)，已在重金屬離子、有機(jī)、生物和藥物、環(huán)境分析中顯示出很大的潛力和優(yōu)越性。近年來(lái)，不少文獻(xiàn)先后報(bào)道將電化學(xué)分析技術(shù)應(yīng)用到UO22+的檢測(cè)中，并取得了較好的結(jié)果，其中尤以伏安法為主。本文以電化學(xué)電極材料的發(fā)展為主線，總結(jié)了近十年來(lái)國(guó)內(nèi)外采用電化學(xué)伏安法檢測(cè)UO22+離子的研究進(jìn)展。
2 UO22+電化學(xué)伏安法檢測(cè)的原理
伏安法是電化學(xué)分析技術(shù)中的一種基本方法，它是記錄電化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中的電流-電壓（I-V）曲線（也稱(chēng)為伏安曲線）來(lái)進(jìn)行定量和定性分析的方法。根據(jù)電壓加載方式的不同，可分為循環(huán)伏安法、階梯伏安法、差分脈沖伏安法、方波伏安法等。在電化學(xué)伏安法中，為了提高檢測(cè)的信號(hào)（靈敏性），一般需要將待檢測(cè)物質(zhì)在電極表面進(jìn)行富集，根據(jù)富集方式的不同又可以分為陽(yáng)（陰）極溶出伏安法、吸附溶出伏安法等。在UO22+的電化學(xué)伏安檢測(cè)中，經(jīng)常采用的是吸附溶出差分脈沖伏安法或吸附溶出方波脈沖伏安法等。由于UO22+離子在電極表面的吸附能力有限，需要額外的加入一些絡(luò)合劑先形成UO22+的絡(luò)合物，所形成的絡(luò)合物在電極表面具有較強(qiáng)的吸附能力，從而獲得高的電化學(xué)伏安法檢測(cè)的電流信號(hào)。
在UO22+離子中，U（VI）居中，兩個(gè)氧原子分別從軸向的兩端靠近，與U（VI）形成較強(qiáng)的鈾-氧雙鍵，呈線性結(jié)構(gòu)，且往往作為一個(gè)整體參與配位。同其他金屬一樣，UO22+可以和O、N、S、P等多種電子給體配位。在吸附溶出伏安技術(shù)中，常用的絡(luò)合物主要有：銅鐵靈試劑、氯冉酸、沒(méi)食子酸丙酯、8-羥基喹啉、偶氮胂-III、席夫堿、試鋁靈、吡啶二羧酸、苯均四酸等，其中所形成的絡(luò)合物在不同的電極材料表面的吸附能力各有差異，因此本文的第三部分我們將重點(diǎn)以電極材料的種類(lèi)為主線展開(kāi)論述和比較。
3 電極材料
3.1 汞電極
由于汞的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，在水溶液中汞的析氫電位高，可在相當(dāng)寬的負(fù)電勢(shì)范圍內(nèi)進(jìn)行進(jìn)行極化而不發(fā)生電極反應(yīng)，被發(fā)展為一種常用的電化學(xué)電極。在UO22+的電化學(xué)伏安檢測(cè)研究中，最常用的是懸汞電極（hanging mercury drop electrod， HMDE），它既具有滴汞電極的優(yōu)點(diǎn)，如重現(xiàn)性好、析氫電位高等；又具有固體電極的優(yōu)點(diǎn)如電容電流小，靈敏度高等特點(diǎn)。近十年來(lái)，先后有不少于20篇的文獻(xiàn)報(bào)道了利用HMDE電極檢測(cè)UO22+離子的工作，主要的研究方向集中在選擇不同的絡(luò)合劑以獲取更高的靈敏性、更寬的線性檢測(cè)范圍、更強(qiáng)的抗其他離子干擾能力以及將其應(yīng)用到真實(shí)水體環(huán)境中的UO22+檢測(cè)等[6-11]。Amini等人采用N-苯基鄰氨基苯甲酸為絡(luò)合劑，通過(guò)差分脈沖-陰極吸附伏安（DP-AdCSV）技術(shù)檢測(cè)UO22+離子，獲得的線性檢測(cè)范圍為0.75 ～ 30 ng/mL和檢測(cè)限為0.036 ng/mL；在高濃度陽(yáng)離子和陰離子共存的情況下，該方法表現(xiàn)出良好的抗干擾能力，比如Mn（II）、Co（II）、Ni（II）、Zn（II）等的濃度超過(guò)UO22+的100倍時(shí)仍未見(jiàn)明顯干擾[6]。Grabarczyk等人以懸汞滴電極（HMDE）為工作電極，嘗試采用銅鐵靈試劑作為絡(luò)合劑，通過(guò)DP-AdCSV技術(shù)分析含有高濃度表面活性劑的實(shí)際環(huán)境水樣的UO22+檢測(cè)，利用樹(shù)脂吸附劑XAD-7或XAD-16吸附水樣中的表面活性劑后，在UO22+離子濃度為5.0 ？ 10-10 ～ 2.0 ？ 10-8 mol/L范圍內(nèi)保持線性關(guān)系，以此推測(cè)其檢測(cè)限可至1.4 ？ 10-10 mol/L[7]。此外，通過(guò)選用針對(duì)性的絡(luò)合劑（如銅鐵靈試劑、3-（3，4-二羥基苯基）-L-丙氨酸、試鋁靈試劑等），開(kāi)展UO22+離子與其他金屬離子如Bi3+、Cd2+、Zn2+等的同時(shí)檢測(cè)也是近年來(lái)HMDE電極研究的熱點(diǎn)之一[8，9，10]。
3.2 金屬電極
盡管懸汞滴電極在UO22+離子的電化學(xué)伏安法檢測(cè)方面被證明是一種有效的電極材料，但由于汞電極自身的化學(xué)毒性特性，從環(huán)境的角度來(lái)考慮，汞電極仍然存在明顯的缺陷和不足，在未來(lái)的環(huán)境檢測(cè)中難以廣泛應(yīng)用，因此發(fā)展新型的電極材料是UO22+離子電化學(xué)伏安法檢測(cè)領(lǐng)域的研究趨勢(shì)之一。近幾年來(lái)，金屬（薄膜）電極如Bi膜、Pd膜以及Pb膜等先后被用于替代傳統(tǒng)的懸汞滴電極以電化學(xué)檢測(cè)UO22+離子，并展現(xiàn)了較為理想結(jié)果[12-15]。比如，Economou等人發(fā)現(xiàn)將Bi薄膜涂覆在旋轉(zhuǎn)碟形電極表面，利用UO22+與銅鐵靈試劑的絡(luò)合物在Bi薄膜表面的吸附富集特性，通過(guò)探測(cè)U（VI）？U（V）還原反應(yīng)的電流信號(hào)，建立起電流強(qiáng)度與UO22+離子濃度的線性關(guān)系，從而獲得了0.1 ng/mL的檢測(cè)限值[12]。Wang等人將Bi薄膜涂覆在碳纖維電極表面，利用方波伏安技術(shù)研究了UO22+離子的電化學(xué)響應(yīng)行為，獲得了3 ng/mL的檢測(cè)限。Pournaghi-Azar等人將金屬Pd沉積在Al棒的表面制備了一種新型的鈀膜電極，在K3Fe（CN）6存在的溶液中，先將UO22+還原并以K2UO2[Fe（CN）6]的形式沉積在鈀膜電極上，然后采用陽(yáng)極溶出伏安技術(shù)獲得UO22+離子濃度與氧化電流的關(guān)系，獲得的檢測(cè)限約為6.2 ？mol/L[13]。2014年，Korolczuk等人以Pb膜為電極，采用新穎的兩步富集法，將UO22+離子的檢測(cè)限降低至1.1 ？ 10-11 mol/L；在該方法中，首先將U（VI）-銅鐵靈試劑的絡(luò)合物吸附富集到較大面積的Pb膜表面，隨后一個(gè)非常小面積的Pb膜電極（相當(dāng)于微電極）在近大Pb膜電極表面原位形成，然后將大面積Pb膜溶出后所有的U（VI）將富集在小面積Pb膜電極表面，從而獲得非常高的局部濃度[14]。
3.3 表面修飾復(fù)合電極
除了以上兩種電極材料以外，近十年來(lái)，采用有機(jī)絡(luò)合劑、生物大分子等對(duì)傳統(tǒng)電極表面“嫁接”修飾后形成復(fù)合電極也是UO22+離子電化學(xué)檢測(cè)的研究熱點(diǎn)。在這些研究中，常見(jiàn)的被修飾電極材料主要有石墨電極、Au電極、玻碳電極、碳糊電極、石墨絲網(wǎng)印刷電極等，而常見(jiàn)的表面修飾分子主要含有DNA分子、L-抗壞血酸棕櫚酸酯、碳納米管、氨基甲酰基磷酸修飾的介孔SiO2、苯并-15-冠醚-5、寡核苷酸等[16-22]。Becker等人先用巰基乙醇修飾Au電極表面形成單分子層，然后用POCl3或POBr3進(jìn)行表面“嫁接”后在Au電極表面形成了表面磷活性的單分子修飾層，以此作為復(fù)合電極進(jìn)行UO22+離子的特異性檢測(cè)[16]。Dimovasilis等人采用抗壞血酸棕櫚酸酯對(duì)傳統(tǒng)石墨電極表面修飾后，利用表面修飾分子對(duì)UO22+離子的強(qiáng)選擇性絡(luò)合能力進(jìn)行預(yù)濃縮，然后采用差分脈沖伏安技術(shù)分析發(fā)現(xiàn)可以獲得0.26 ng/mL的檢測(cè)限[17]。Tang等人將具有UO22+離子特異性的DNA酶化學(xué)修飾到Au電極發(fā)展了一種高靈敏度、高選擇性的復(fù)合電極，其中RNA（rA）作為DNA酶的“基體”，含有二茂鐵的酶（TDNA）作為表面“站立端”，獲得的線性檢測(cè)范圍為2 ～ 14 nM[18]?？傮w來(lái)看，該種表面嫁接修飾的復(fù)合電極的檢測(cè)限相對(duì)于懸汞滴電極而言較差一點(diǎn)，但其選擇性更好，其他金屬離子對(duì)其的干擾更低，同時(shí)，盡管該復(fù)合電極的制備過(guò)程較為復(fù)雜，但它在實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)，因此在實(shí)體水質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)方面具有廣泛地應(yīng)用前景。
4、新型電極材料
研究表明，硼摻雜金剛石（Boron-doped diamond， BDD）電極具有寬的電化學(xué)勢(shì)窗、低的背景電流、高的化學(xué)和電化學(xué)穩(wěn)定性、低的有機(jī)物和生物分子吸附性等特點(diǎn)，這些特性使得BDD電極成為用于無(wú)機(jī)離子、有機(jī)分子、生物分子等電化學(xué)檢測(cè)的理想電極，在重金屬離子、藥物分子等方面取得了較好的結(jié)果，但截至目前，仍未見(jiàn)將BDD電極用于UO22+離子電化學(xué)檢測(cè)的報(bào)道。筆者所在研究小組近年來(lái)嘗試了以BDD電極為工作電極，通過(guò)DP-AdCSV技術(shù)檢測(cè)UO22+離子，系統(tǒng)地比較了多種有機(jī)小分子絡(luò)合劑對(duì)UO22+離子檢測(cè)性能的影響，最終發(fā)現(xiàn)若以鄰苯二酚為絡(luò)合劑的話，可以獲得極寬的線性響應(yīng)（1 ppb ～ 10 ppm）和極低的檢測(cè)限（～ 0.012 ppb）[23]，該結(jié)果表明BDD電極有望成為UO22+離子檢測(cè)的新型、高效電化學(xué)電極材料。
4 結(jié)語(yǔ)與展望
隨著我國(guó)核事業(yè)的快速發(fā)展，放射性廢水中鈾的監(jiān)測(cè)和處理是我們所必須面臨的關(guān)鍵問(wèn)題。目前我國(guó)對(duì)鈾在水體環(huán)境中的痕跡量檢測(cè)的研究還較少，這與我國(guó)核事業(yè)的發(fā)展是不相稱(chēng)的。本文總結(jié)了國(guó)內(nèi)外的電化學(xué)檢測(cè)U（VI）的研究進(jìn)展，分析了各種電化學(xué)電極材料的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)等，今后還需要在提高電極材料的檢測(cè)靈敏度的同時(shí)，盡可能提高U（VI）離子的檢測(cè)選擇性，降低其他離子或表面活性劑的干擾，從而將電化學(xué)伏安法檢測(cè)U（VI）離子應(yīng)用到實(shí)際水體環(huán)境中。
參考文獻(xiàn)
[1] Shrivastava A，Sharma J，Soni V，Bull.Faculty of Pharmacy， Cairo University，2013，51：113-129.
[2] Rathore D P S，Talanta，2008，77：9-20.
[3] Dos Santos R N，Marques L S，Ribeiro F B，Appl.Radiat. Isot.，2002，56：741-750.
[4] Sharp B L，Goodall P S，Ignjatovic L M，et al， J.Anal.At. Spectrom.，2007，22：1447-1470.
[5] Kozai N，Ohnuki T，Iwatsuki T，Water Res.，2013，47：1570-1584.
[6] Rashidi Nassab H，Bakhshi M，Amini M K， Electroanalysis， 2014，26：1598-1605.
[7] Grabarczyk M，Koper A，Anal. Methods，2011，3：1046-1050.
[8] Grabarczyk M， Koper A， Environ. Monit.Assess.2013， 185： 5515-5522.
[9] Cha K W，Park C I，Park S H，Talanta，2000，52：983-989.
[10] Grabarczyk M，Koper A，Electroanalysis，2012，24：907-910.
[11] Gholivand M B，Rashidi Nassab H，F(xiàn)azeli H，Talanta， 2005， 65： 62-66.
[12] Kefala G，Economou A，Voulgaropoulos A，Electroanalysis，2006， 18：223-230.
[13] Lin L，Thongngamdee S，Wang J，et al.，Anal.Chim.Acta，2005， 535：9-13.
[14] Korolczuk M，Grabarczyk M，Rutyna I，Talanta，2014，130： 342-346.
[15] Pournaghi-Azar M H，Dastangoo H， Fadakar R，Radiochim. Acta 2010，98：203-208.
[16] Becker A，Tobias H，Mandler D，Anal.Chem.2009，81：8627-8631.
[17] Dimovasilis P A，Prodromidis M I，Sensors & Actuators B 2011， 156： 689-694.
[18] Tang Q， Yuan Y L， Xiao X L， et al.，Microchim.Acta 2013， 180： 1059-1064.
[19] Golikand A N，Asgari M，Maragheh M G，et al，J.Appl. Electrochem.2009，39：65-70.
[20] Yantasee W，Lin Y H，F(xiàn)ryxell G E，et al.，Electroanalysis， 2004，16：870-873.
[21] Ghoreishi S M， Behpour M，Mazaheri S，et al.，J.Radioanal. Nucl.Chem.2012，293：201-210.
[22] Kostaki V T， Florou A B，Prodromidis M I，Electrochim. Acta 2011， 56： 8857-8860.
