AP化学应考窍门疑难点宝典(一)
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——知识与智慧
云舟国际课程中心
2013.北京
AP化学应考窍门疑难点宝典（一）
导师袁伟
源文链接：
https://www.sodocs.net/doc/3b14978826.html,/359271782/profile（袁伟老师人人主页）
AP化学应考窍门疑难点宝典（一）
距5月初的AP化学考试还有大约半个月的时间，同学们备考肯定都进入了白热化的状态。AP化学考察了应试者对美国大学一年级general chemistry课程整个一年所教授内容的掌握程度。虽然AP考试的深度不及大学考试，但所涉及的知识面很广，知识点一点不少。如果同学们现在觉得自己对某些概念还比较陌生，根本不用慌张，因为College board的考试出题人也没有期望所有拿5分成绩的学生能够掌握所有出题内容。化学的所有分支，包括无机化学、有机化学、分析化学、物理化学和电化学等基本都能在AP化学考题中找到，对于报考的同学来说，每个人学习的侧重点都会有所不同。所以，AP化学考试涉及知识面广也是出题人基于公平的考虑，给掌握不同知识点的同学都有能在该方面有得分的机会。
为了帮助同学们备考，我们云舟化学组总结了AP化学考试中的一些疑点难点、容易混淆的概念和公式，这些内容基本上在每年的考试中都会出现，而且所占比重不小，希望同学们能够牢固掌握。
有同学反映电化学中的概念和计算比较杂乱，例如电池阴极、阳极的判断和电池电势计算比较困难，在这篇日志里我们就来总结如何做有关电化学常考知识点的题目。这些题目主要涉及到以下内容：原电池（Galvanic cell）和电解池（electrolytic cell）中阴阳电极、正负极和氧化还原反应的对应关系，利用标准还原电极电势判断氧化性、还原性强弱，以及如何计算电池电势。
1．Galvanic cell: are those in which spontaneous chemical reactions produce electricity and supply it to an external circuit.
Electrolytic cells: are those in which electrical energy from an external source causes nonspontaneous chemical reactions to occur.
原电池通过自发化学反应对外产生电能；电解池通过外加一个电势大于电池电势的电源使非自发化学反应进行。
2．阴极：cathode，发生还原反应的电极，反应元素氧化态降低，得到电子；
阳极：anode，发生氧化反应的电极，反应元素氧化态升高，失去电子。
这里要注意：cathode（阴极）anode（阳极）
cation （阳离子） anion （阴离子）
阴极、阳极和阴离子、阳离子对应的英文单词前缀正好相反，英文单词不要和中文记混了。
3．正负极和阴阳极没有固定的对应关系，要根据电池的类型做判断：
Galvanic cell：对外部电路而言，正极为电子流入的电极，负极为电子流出的电极。
cathode 阴极= （对外部电路）正极，anode 阳极= （对外部电路）负极
Electrolytic cell：与外加电源正极相连接的为电解池正极，与外加电源负极相连接的为电解池负极。
cathode 阴极= 负极，anode 阳极= 正极
例如，上面图中左边的原电池：Sn电极失电子，发生氧化反应，为anode阳极，因为电子从Sn电极流出，所以对外部电路为负极；Cu电极上二价Cu阳离子得电子，发生还原反应，为cathode阴极，因为电子流入Cu电极，所以对外部电路为正极。
而对右边的电解池：与外加电源正极相连接的为电解池正极（Cu电极），Cu电极失电子，反生氧化反应，为anode阳极；与外加电源负极相连接的为电解池负极（Sn电极），Sn电极上二价Sn阳离子得电子，反生还原反应，为cathode阴极；
需要注意的是：虽然正负极需要根据电池类型做判断，但阴极和阳极与电池为galvanic cell 或electrolytic cell的类型无关。其判断标准：阴极：发生还原反应的电极；阳极：发生氧化反应的电极。
4．利用标准还原电势值的大小判断物质氧化性、还原性的强弱。
在考试中，选择题题目中给出的和free response部分最开始列出的标准电极电势表格中的半反应一般都是以还原反应形式，也就是以得电子形式给出的，其对应的电势E0都是还原电势。
E0值大，该还原反应越容易进行，左边氧化态高的物质氧化性越强，右边氧化态低的物质还原性越弱；
E0值小，该还原反应越难于进行，左边氧化态高的物质氧化性越弱，右边氧化态低的物质还原性越强。
例如：
题目中要求找出哪个物质的还原性最强。三个半反应左边的物质都反生了还原反应，都为氧化剂，所以右边的物质为还原剂，答案应该为右边三个物质中的一个。我们知道，E0值越小，表明该还原反应越不容易进行，左边的氧化态高的物质的氧化性越弱，右边的氧化态低的物质的还原性越强。所以第一个半反应的E0最小，正确答案为Cd(s)。
5．计算标准电池电势时，可以选用下面两种方法中的一种。建议在做multiple choice的题目是用第一种方法，快速简单；在做free response的题目是可以选择第二种方法，表达比较清晰。
标准电池电势的计算需要用到电池中阳极和阴极各自对应的标准还原电势。
方法1：
用阴极标准还原电势（大值）减阳极标准还原电势（小值）。最后的答案一定是正值。注意带入公式中的阴极和阳极的标准还原电势值都是从标准还原电势表中直接拿来用的，不需要做任何正负符号的变化。
例如：
这两个电极组成的原电池的标准电极电势= 0.80 (大值) – (-0.25) (小值) = 1.05 V。
其中，Ag电极为cathode阴极，Ni电极为anode阳极。
方法2：分几步进行
a，把发生还原反应的半反应（标准还原电势较大的一个反应）和其对应的标准还原电势写下来；该半反应写成得电子的还原反应形式，和表中的形式一致。
b，把发生氧化反应的半反应（标准还原电势较小的一个反应）和其对应的标准还原电势写下来；该半反应写成失电子的氧化反应形式，和表中的反应方向相逆，同时要在表中给出的标准还原电势前加负号。
c，将两个半反应中的得失电子数配平。特别注意：配平时各半反应对应的标准还原电势值不变，一定不要与配平的倍数相乘。
d，将半反应相加得到电池中的化学反应方程式，同时将标准还原电势值相加得到标准电池电势。同样，得到的标准电池电势值一定为正值，如果你得到的是负值，回去检查是不是发阴极和阳极弄反了。
例如：
a，Ag电极的标准还原电势较大，作为阴极。
b，Ni 电极的标准还原电势较小，作为阳极，半反应写成氧化反应形式。注意：标准还原电势前加负号。
c，将Ag电极半反应乘2。注意：标准还原电势不乘2。
d，b与c相加。
下面我们来看几道真题：
题目中给出了整个电池反应和一个半反应的标准电势，求另外一个半反应的标准还原电势。首先，我们从电池反应中找出哪个半反应是氧化反应（就是阳极反应），哪个半反应是还原反应（就是阴极反应）。M的氧化态从反应前的0价升高为反应后的+3价，为氧化反应，所以其电极上发生的为阳极（anode）半反应；Ag电极由反应前的+1价降低为反应后的0价，为还原反应，所以其电极上发生的为阴极（cathode）半反应。根据我们讲的计算标准电池电势的第一种方法：
2.46 = cathode (Ag电极)标准还原电势– anode (M电极)标准还原电势
所以：anode (M电极)标准还原电势= cathode (Ag电极)标准还原电势– 2.46
= 0.80 – 2.46 = -1.66 V
我们再来看一道2011年的free response题目：
A fuel cell is an electrochemical cell that converts the chemical energy stored in a fuel into electrical energy. A cell that uses H2 as the fuel can be constructed based on the following half-reactions.
Write the equation for the overall cell reaction. Calculate the standard potential for the cell at 298 K.
首先根据题目中给出的标准还原电势的大小判断发生哪个半反应发生氧化反应，哪个半反应发生还原反应。
a, E0值大（0.40V）的发生还原反应，为阴极（cathode）反应，半反应写成还原反应（得电子）形式：
b, E0值小（-0.83V）的发生氧化反应，为阳极（anode）反应，半反应写成氧化反应（失电子）形式，需要将题目中给出的半反应方向逆转，同时E0加负号：
c, 配平电子数：第二个反应式乘2，注意E0不乘2：
d, 将第一、第三反应式相加，对应的E0相加：