时间：2023-03-07 15:18:37
序论：速发表网结合其深厚的文秘经验，特别为您筛选了11篇电化学范文。如果您需要更多原创资料，欢迎随时与我们的客服老师联系，希望您能从中汲取灵感和知识！
不开刀，也能使癌肿消退，这就是癌肿电化学治疗仪的独特之处。
过去，有些病人患了肿瘤，因为心肺功能不全等原因而不宜作手术等治疗，结果只好眼睁睁地看着癌细胞扩散。有些转移性肿瘤或体表肿瘤复发后，因为伤口经常难以愈合，医务人员也只能“望瘤兴叹”。医务界对上述状况束手无策多年，近来一种解决上述难题的癌肿电化学治疗仪在国内应运而生，并正在逐步推上临床。
癌肿电化学医疗技术是瑞典著名放射等家陆登斯如门教授经过20余年探索，利用生物闭合原理研究出的治疗癌肿的新方法。近年来，我国有关医学专家以及研究人员对此进行了开发，并且在治疗仪上配了电脑，使之居于国际领先地位。经临床验证，此类仪器治疗癌肿的总有效率达97％。其中癌肿全消率为46％，缩小一半率为36％。
癌肿电化学治疗仪是通过什么机理达到治疗肿瘤的目的呢?原来，人体是由细胞等组成。细胞必须在各种合适的条件下才得以生存并发挥各自的功能。这个合适的条件当然也包括细胞内外正常的酸碱值。一旦改变了细胞内外的任何条件，细胞就会失去或改变它的功能。甚至发生破裂。正常情况下，人体会自动调节以适应环境的变化。而人为地破坏这些条件，细胞就会遭受破坏。癌肿电化学治疗仪正是通过外接电源，人为地使肿瘤局部组织产生化学反应，从而改变细胞正常的生存条件，以达到治疗肿瘤的目的。在治疗时，这种人为的干预通过一组或多种正负电极针，沿肿瘤基底周边刺进肿瘤深部。在直流电电场作用下，肿瘤细胞组织的酸碱值发生剧烈变化，阳极区的酸碱值呈强酸性，阴极区的酸碱值呈强碱性。此时，癌细胞就会发生破裂。并导致蛋白凝固坏死，发生液化。这些坏死的肿瘤组织经过近一个月的自然排斥，脱痂，从而使癌肿逐步缩小，以致于完全消除。这样既不存在伤口愈合的问题，又达到了治疗的日的。此仪器对可直视的癌肿以及不宜手术的癌肿提供了一种新的治疗手段。
当然，任何事物都不可能尽善尽美。尤其对癌肿的治疗，目前更没有绝对完善的手段。因此，癌肿电化学治疗仪尽管有癌肿缩小明显、病人痛苦小、无副作用、方便经济等优点，然而它毕竟只能对肿瘤的实体部分进行直接干预。肿瘤是一种全身性的疾病，如果体表的癌肿是身体其它部位转移来的，只治其标不治其本，还是不能从根本上解决问题。所以说，癌肿电化学治疗仪只能有选择地因人因病施用，切不可把它当作治癌的万能仪。当今医学界一致认为，综合治疗是攻克肿瘤的最佳手段，因为只有这样方可取长补短，相得益彰。
为拓展考查知识的宽度，在对电化学知识命题时，常常结合元素推断、物质推断、氧化还原反应、化学反应速率等知识，以提高试题的综合性。
例1 X、Y、Z、L、M五种元素的原子序数依次增大。X、Y、Z、L是组成蛋白质的基础元素，M是地壳中含量最高的金属元素。
回答下列问题：
（1）L的元素符号为______ ；M在元素周期表中的位置为__________________ ；五种元素的原子半径从大到小的顺序是__________________ （用元素符号表示）。
（2）Z、X两元素按原子数目比l∶3和2∶4构成分子A和B，A的电子式为______，B的结构式为______ 。
只要路是对的，就不怕路远。
欲望以提升热忱，毅力以磨平高山。______
（3）硒（se）是人体必需的微量元素，与L同一主族，Se原子比L原子多两个电子层，则Se的原子序数为______ ，其最高价氧化物对应的水化物化学式为______ 。该族2 ～ 5周期元素单质分别与H2反应生成1mol气态氢化物的反应热如下，表示生成1mol硒化氢反应热的是______ （填字母代号）。
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单质作阳极，石墨作阴极，NaHCO3溶液作电解液进行电解，生成难溶物R，R受热分解生成化合物Q 。写出阳极生成R的电极反应式：____________ ；由R生成Q的化学方程式：__________________。
命题立意：本题以元素的推断为背景，综合考查了元素符号的书写、元素位置的判断和原子半径大小的比较；考查了电子式、结构式的书写，元素周期律，和电极反应式、化学方程式的书写，是典型的学科内综合试题。
解析：（1）X、Y、Z、L是组成蛋白质的四种元素且原子序数依次增大，故分别为：H、C、N、O元素；M是地壳中含量最高的元素，为Al，其在周期表的位置为第3周第ⅢA族；再根据五种元素在周期表的位置，可知半径由大到小的顺序是：Al>C>N>O>H。
（2）N和H 1∶3构成的分子为NH3，电子式为；2：4构成的分子为N2H4，其结构式为。
（3）Se比O多两个电子层，共4个电子层，14电子层上的电子数分别为：2、8 、18、6，故其原子序数为34；其最高价氧化物对应的水化物的化学式类似H2SO4，为H2SeO4。
非金属性越强，与氢气反应放出的热量越多，故25周期放出的热量依次是：d、c、b、a，则第四周期的Se对应的是b。
（4）Al作阳极失去电子生成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、以化学实验知识为切入点，渗透电化学知识，体现电化学知识和化学实验的有机融合
由于电化学知识在电极反应分析及电极反应式等知识中，会涉及电极材料、电解液中离子等性质的分析，因而在电化学考查中容易与化学实验融合在一起。如电解质溶液的制备、净化、电极反应产物的检验、电化学装置设计等等，从而提高试题的综合度，利于全面考查学生的基础知识和灵活解答问题的能力。在崇尚知识立意，注重考查能力的命题原则下，相信该类试题会备受推崇。
例2 下图是一个用铂丝作电极，电解稀的MgSO4，电解液中加有中性红指示剂，此时溶液呈红色。（指示剂的PH变色范围：6.8～8.0，酸色―红色，碱色―黄色）
回答下列问题：
（1）下列关于电解过程中电极附近溶液颜色变化的叙述正确的是____________（填编号）；
①A管溶液由红变黄； ② B溶液由红变黄 ③ A管溶液不变色 ④B管溶液不变色
（2）写出A管中发生反应的反应式：____________________________________
（3）写出B管中发生反应的反应式：____________________________________
（4）检验a管中气体的方法是______________________________
（5）检验b管中气体的方法是______________________________
（6）电解一段时间后，切断电源，将电解液倒入烧杯内观察到的现象是______ 。
解析：A管中的电极与外电源负极相连，做电解池的阴极，发生还原反应，电极反应式为2H++2e-=H2，A管中溶液的PH增大，碱性增强，溶液由红色变黄色，剩余的OH-与Mg2+结合生成Mg（OH）2：Mg2++2OH-=Mg（OH）2。B管中的电极与外电源正极相连，做电解池的阳极，发生氧化反应，4OH-―4e-=2H2O+O2，溶液中OH-浓度减小，溶液酸性增强，颜色不发生变化。试管a中收集的气体为H2，收集后靠近火焰，会听到有爆鸣声，管口有淡蓝色火焰；试管b中收集的气体为O2，收集后将带火星的木条插入试管中，木条复燃。将电解后的溶液倒入烧杯中，会使阴阳两极的电解液被重新混合均匀。MgSO4是活泼金属的含氧酸盐，电解的实质是电解水，在两电极上分别产生H2和O2，同时两极区分别生成Mg（OH）2和H2SO4，当混合后两者反应重新生成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，取出试管，管口靠近火焰，放开拇指，有爆鸣声，管口有淡蓝色火焰。
（5）用拇指按住管口，取出试管正立，放开拇指，将带有火星的木条插入试管内，木条复燃。
（6）溶液呈红色，白色沉淀溶解（或大部分溶解）。
三、以新型化学电源为切入点，考查电化学知识
新型化学电源一般具有电压稳定、比能量高、高能环保、经久耐用等特点，以新型化学电源为载体的化学试题，既能体现化学知识的实用性，又能体现化学命题的时代性、新颖性，使试题在考查化学知识的同时，又能较好的考查学生分析问题、解答问题的能力，这种命题情景趋势将会继续延续。
对电化学知识的考查主要集中在以下基本方面：
1.可充电电池放电时电极极性判断及充电时与电源的连接
（1）放电时新型电池中负极材料元素化合价升高的物质发生氧化反应的物质物质
正极材料元素化合价降低的物质发生还原反应的物质物质
（2）可充电电池用完后充电时，原电池的负极与电源负极相连，原电池正极与电源正极相连。
2.可充电电池电极反应式的书写
含泪播种的人一定能含笑收获。
不是境况造就人，而是人造就境况。______
书写可充电电池的电极反应式，一般都是先书写放电的电极反应式。书写放电的电极反应式时，可遵循三步：①标出总式中电子转移的数目和方向，找出参与负极反应的物质；②写出一个较容易书写的电极反应式（书写时注意溶液对电极产物的影响，即电极产物在该溶液中能否稳定存在）；③在电子守恒的基础上，用总式减去写出的电极反应式即可得另一电极反应式。
充电时电极反应式与放电时相反，充电的阳极反应式分为放电正极反应式，充电的阴极反应式分为放电负极反应式。
3.溶液中离子定向移动的判断
放电时，阴离子移向负极，阳离子移向正极；充电时，阴离子移向阳极，阳离子移向阴极。
例3研究人员最近发现了一种“水”电池，这种电池能利用淡水与海水之间含盐量差别进行发电，在海水中电池总反应可表示为：5MnO2+2Ag+2NaCl=Na2Mn5O10+2AgCl，下列“水”电池在海水中放电时的有关说法正确的是（ ）
A.正极反应式：Ag+Cl--e-=AgCl
B.每生成1molNa2Mn5O10转移2mol电子
C.Na+不断向“水”电池的负极移动
D.AgCl是还原产物
考点：电极反应和电池反应方程式；原电池和电解池的工作原理。
解析：根据电池总反应可判断出反应中Ag的化合价升高，被氧化，Ag应为原电池的负极，AgCl是氧化产物；方程式中5MnO2生成1Na2Mn5O10，化合价共降低了2价，所以每生成1molNa2Mn5O10转移2mol电子；在原电池中阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，以形成闭合电路。
1．原电池电极的判断
（1）由两极的相对活泼性确定：相对活泼性较强的金属为负极，相对活泼性较弱的金属或导电的非金属为正极。
（2）根据在两电极发生反应的物质所含元素的化合价升降情况来判断。如甲醇燃料电池中，甲醇燃烧一般生成二氧化碳，碳的价态升高，失电子，所以通入甲醇的电极为负极。
（3）由电极变化情况确定：若某一电极物质不断溶解或质量不断减少，则该电极发生氧化反应，此电极为负极；若某一电极上有气体产生，电极的质量不变或不断增加，则该电极发生还原反应，此电极为正极。燃料电池除外。
（4）根据某些显色现象确定。一般可以根据电极附近显色指示剂（石蕊、酚酞、淀粉溶液、高锰酸钾溶液等）颜色的变化情况来推断该电极化合价的升降情况，分析是H+、OH－或是I－放电，从而确定正、负极及其相应的反应式。
（5）根据外电路中自由电子的移动方向确定。在外电路中，电子流出的电极叫负极，电子流入的电极叫正极。
（6）根据原电池内电路中自由离子的移动方向确定。在原电池的内电路中，阳离子移向正极，阴离子移向负极。
技巧提示：
①通常情况下，两电极是由两种不同的活泼金属或者一种较活泼的金属和石墨组成，但有些特殊情况，如氢氧燃料电池以多孔的固体（如石墨、铂等）做电极，应用氢气和氧气反应的原理制成。
②通常情况下，活泼金属做负极，但是在某些特殊条件下，比如将铜丝和铁丝连接作为两极插入浓硝酸中，由于铁发生钝化，铜与硝酸反应失电子，所以铜丝做负极，铁丝做正极。
2．电极反应式的书写
书写电极反应式时，只要分析出电解质溶液中存在的阴、阳离子，根据离子的放电顺序即可顺利写出电极反应式。要特别注意：当活泼金属做阳极时，一定是阳极本身失电子发生氧化反应；当惰性电极做阳极时，是溶液中的阴离子在阳极放电。
书写原电池电极反应式的步骤为：
（1）将总反应式改写为离子方程式。
（2）分析在负极上发生氧化反应的物质及其氧化产物和在正极上发生还原反应的物质及其还原产物，将化合价发生变化的元素先配平。
（3）由质量守恒、电荷守恒配平电极反应式。酸性溶液中，用H2O、H+调配；碱性溶液中，用H2O、OH－调配；熔融盐中，用熔盐阴离子调配。如果题目没有给出原电池总反应式，可以直接从第二步开始分析写出电极反应式。
技巧提示：
①电极反应是一种离子反应，书写时应遵循书写离子反应式的一切规则。
②负极失电子所得氧化产物和正极得电子所得还原产物都与溶液的酸碱性有关，如+4价的C在酸性溶液中以CO2形式存在，而在碱性溶液中以CO32－形式存在。网
③溶液中不存在O2－，因为在酸性溶液中它与H+结合成H2O，在碱性或中性溶液中它与H2O结合成OH－。
④氧气作氧化剂的原电池的正极反应式：酸性条件下的反应为O2 + 4H+ + 4e－= 2H2O；碱性或中性条件下的反应为O2 + 2H2O+4e－= 4OH－。
⑤用总反应式减负极反应式得正极反应式，用总反应式减正极反应式得负极反应式。
例1 （2008・宁夏）一种燃料电池中发生的化学反应为：在酸性溶液中甲醇与氧气作用生成水和二氧化碳。该电池负极发生的反应是（ ）
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：在原电池中，正极发生还原反应，负极发生氧化反应。该原电池中，甲醇在负极发生氧化反应，其氧化产物为CO2，则有CH3OH（g）－6e－ CO2（g）。在酸性溶液中用H+和H2O调配，再由质量守恒、电荷守恒配平，可得负极电极反应式为CH3OH（g）+ H2O（l）―6e－= CO2（g）+6H+（aq）。
答案：D
3．电解后溶液恢复原状的分析
对电解质溶液进行电解时，通常会在阴、阳两极析（逸）出金属单质或非金属单质，从而使电解质溶液的组成或浓度发生改变，要使溶液恢复原状就必须向电解后的溶液中加入一定量的物质。一般来说，析出什么加什么，析出多少加多少。解答此类问题时，一定要注意过度电解的问题。过度电解是指电解时，溶液中的原溶质参与电解反应，当原溶质消耗完以后继续电解。过度电解消耗的是水，判断是否存在过度电解是正确解答此类题的关键。
技巧提示：
①判断是否存在过度电解的方法有两种：一是根据题目给出的已知条件，通过计算进行判断，当通入的电量大于原溶质电解消耗完所需电量则存在过度电解；二是根据电解时电极上析出的产物进行判断，若电极上析出的产物能组合成水和另一种非水化合物则存在过度电解，水是过度电解的结果，另一种化合物是正常电解的结果。如果上述两种情况都无法进行判断时，则按正常电解处理，不存在过度电解的问题。
②只有电解活泼金属的无氧酸盐（如NaCl溶液等）和不活泼金属的含氧酸盐（如CuSO4溶液、AgNO3溶液等）时才可能存在过度电解。
例2 （2011・全国卷II）用石墨做电极电解CuSO4溶液。通电一段时间后，欲使电解质溶液恢复到起始状态，应向溶液中加入适量的（ ）
A. CuSO4 B. H2O C. CuO D. CuSO4・5H2O
解析：题目未告知电极产物和通入的电量，只考虑正常电解不考虑过度电解。电解CuSO4溶液时，阳极反应为4OH－－4e－= 2H2O + O2，阴极反应为2Cu2+ + 4e－= 2Cu，两极析出的铜和氧气的物质的量之比为2∶1，刚好组合为CuO。
答案：C
对于文字描述型试题，只要熟练掌握了电化学基本原理，灵活应用上面介绍的方法即可准确、快速地解答相关问题。解答电化学装置分析说明型试题时，除了上述要求外，还要特别注意观察、分析装置中提供的相关信息，如两极的现象、电子流向、溶液中离子的移动方向等，从而确定原电池的正、负极或电解池的阴、阳极，进而正确解答相关问题。
例3 （2010・全国卷I）图1是一种染料敏化太阳能电池的示意图。电池的一个电极由有机光敏染料（S）涂覆在TiO2纳米晶体表面制成，另一个电极由导电玻璃镀铂构成，电池中发生的反应为：
TiO2/STiO2/S（激发态）
TiO2/ S TiO2/ S+ +e－
I3－+2e－ 3I－
2TiO2/S++3I－ 2TiO2/S+I3－
下列关于该电池的叙述错误的是（ ）
A. 电池工作时，是将太阳能转化为电能
B. 电池工作时，I－离子在镀铂导电玻璃电极上放电
C. 电池中镀铂导电玻璃为正极
D. 电池的电解质溶液中I－和I3－的浓度不会减少
解析：这是个太阳能电池，从装置示意图可看出是个原电池，最终是将光能转化为电能。将上面四个反应加起来可知，化学物质并没有减少，所以A选项正确。在外电路中电子由负极流向正极，从示意图中电子的流动方向可判断镀铂导电玻璃电极做正极，发生I3－与I－的转化，其电极反应为I3－+2e－=3I－；染料敏化TiO2电极为负极，发生S与S+的转化，其电极反应为TiO2/ S TiO2/ S+ +e－，所以B错误，C正确。此太阳能电池中总反应的实质一部分是I3－
3I－（还有I2+I－I3－），另一部分是光敏
有机物激发态与基态的相互转化，所有化学物质最终均不被损耗，所以D正确。
答案：B
4．综合性解答题
从近几年高考试题看，电化学解答题主要是将几个电解装置串联进行电解，综合考查电解原理及其应用。解答此类试题的关键是对题给信息进行分析，准确判断电解池的阴、阳极，然后根据电解原理等知识解答相关问题。今后电化学解答题将会向综合方向发展，将原电池、电解池等电化学装置串联，综合考查原电池、电解原理及其应用等相关知识。
技巧提示：
①解答此类题的关键是根据题给信息准确分析判断原电池及其正、负极和电解池及其阴、阳极。该信息可能在题干装置图或者试题要求解答的问题中体现，考生需认真观察寻找。
②如果有外加电源，则串联或并联的装置都为电解装置。
③如果没有外电源，在某一装置的两极分别通入氧化性物质和还原性物质，则该装置为燃料电池，其他装置为电解装置。
④如果没有外电源，某一装置的两极材料不同，其他装置的两极都是惰性电极，则电极材料不同的装置为原电池，其他装置为电解装置。
例4 （2009・全国卷I）图2所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯分别盛放100 g 5.00%的NaOH溶液、足量的CuSO4溶液和l00 g 10.00%的K2SO4溶液，电极均为石墨电极。
（1）接通电源，经过一段时间后，测得丙中K2SO4浓度为10.47％，乙中c电极质量增加。据此回答问题：
①电源的N端为 极。
②电极b上发生的电极反应为 。
③电极b上生成的气体在标准状况下的体积为
。
④电极c的质量变化是 g。
⑤电解前后各溶液的酸、碱性大小是否发生变化，简述其原因。
甲溶液 ；
乙溶液 ；
丙溶液 。
（2）如果电解过程中铜全部析出，此时电解能否继续进行，为什么? 。
解析：（1）①乙中c电极质量增加，则c处发生的反应为Cu2＋+2e－= Cu，即c为阴极， b为阳极，a也为阴极，M为负极，N为正极。丙中为K2SO4溶液，相当于电解水，设电解消耗水的质量为x g，由电解前后溶质质量相等知100×10% =（100－x）×10.47%，得x = 4.5 g，即0.25 mol。由方程式2H2O 2H2+O2可知，电解2 molH2O需转移4 mol电子，所以整个反应中转移0.5 mol电子，而整个电路是串联的，故每个烧杯中的电极上转移的电子数是相等的。②甲中为NaOH溶液，相当于电解H2O，阳极b处为阴离子OH－放电，即4OH－－4e－= 2H2O+O2。③转移0.5 mol电子，则生成的O2为0.5/4 = 0.125 mol，标况下的体积为0.125×22.4 = 2.8 L。④Cu2＋+2e－= Cu，转移0.5 mol电子，则生成的m（Cu）= 0.5/2 ×64 =16 g。⑤甲中相当于电解水，故NaOH的浓度增大，pH变大；乙中阴极为Cu2＋放电，阳极为OH－放电，所以H＋增多， pH减小；丙中为电解水，K2SO4溶液呈中性，其pH不变。（2）铜全部析出，可以继续电解H2SO4，有电解液即可电解。
答案：（1）①正极 ②4OH－－4e－=2H2O + O2 ③2.8 L ④16 g ⑤甲增大，因为该反应相当于电解水，c（NaOH）增大；乙减小，OH－放电，H＋增多；丙不变，该反应相当于电解水，而K2SO4溶液呈中性
（2）可以，因为CuSO4溶液已转变为H2SO4溶液，反应也就变为水的电解反应
例5 下图所示的四个容器中分别盛有不同的溶液，除a、b外，其余电极均为石墨电极。甲为铅蓄电池，其工作原理为Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O，
其两个电极的电极材料分别为PbO2和Pb。
闭合K，发现g电极附近的溶液变红，20 min后，将K断开，此时c、d两极上产生的气体体积相同。据此回答：
（1）a电极的电极材料是 （填“PbO2”或“Pb”）。
（2）电解后，要使丙中溶液恢复到原来的浓度，需要加入的物质是 （填化学式）。
（3）到20 min时，电路中通过电子的物质的量为 。
（4）0~20 min，h电极上发生反应的电极反应式为 。
（5）20 min后将乙装置与其他装置断开，然后在c、d两极间连接上灵敏电流计，发现电流计指针偏转，则此时c电极为 极，d电极上发生反应的电极反应式为 。
在进行分析之时,必须明确下列观点:
1 每一个能自发进行的氧化还原反应都可设计成原电池;同理,每一个原电池都对应一个能自发进行的氧化还原反应。
2 任何氧化剂均可制成氧化剂电极,任何还原剂均可制成还原剂电极:将固体物质溥在惰性电极材料上,或将惰性电极材料浸没在含有参与电极反应的离子的溶液中,或将气体通到惰性电极材料上可分别形成固体电极、离子(或液体)电极、气体电极。参与反应的金属本身可做直接用作电极。
3 原电池是一种将氧化还原反应中的氧化过程和还原过程分开在两个电极上同时进行的装置。氧化还原反应中的电子通过外电路转移,内电流通过电解质溶液的离子迁移连通电池的两个电极。
一个原电池的各种关系可用上页所示的图示进行描述,这也是分析原电池的思维原型。
如图,只要分析了一个电池反应中物质化合价的变化关系,按上图所示流程就可得出该电池的电极极性,书写电极方程式、判断电流方向、电子流向以及电解质溶液中的离子迁移方向等。在书写电极反应式时,可将其当做离子方程式进行配平。式中的“n”由化合价总变化数确定,正负极电极反应中得失电子不一定要求相等,但一个式子中电荷必须守恒,若不能守恒,则用H+、OH-找平电荷,用H2O找平H和O,同时考虑电解质溶液中的某些离子可能也会参加电极反应,这时也一并加入到电极反应式中。
例1 用镁片、铝片、NaOH溶液、导线和盐桥(装有琼脂-KNO3的U型管)构成一个原电池。以下有关该原电池的叙述正确的是( )
① 在外电路中,电子由镁电极流向铝电极
② 由于Mg比Al活泼,所以Mg为负极,铝为正极。
③ 实验过程中取出盐桥,由于不能形成闭合回路,原电池不能继续工作
④ 电池的负极反应式为Al―3e-+ 4OH―=AlO-2+2H2O
A. ①②
B. ②③
C. ②④
D. ③④
解析:该原电池对应的电池反应为2Al+2NaOH+6H2O2NaAlO2+3H2+4H2O,分析该反应还原剂为Al,失电子,该电极是电子流出极,就是电流流入极,为电池的负极。氧化剂为H2O,得电子,Mg与水形成液体电极应为电池的正极;在该电池中,虽然Mg比Al更活泼,但Mg不能和NaOH溶液反应,在反应中没有失去电子,因而不是负极。①②错。而③④正确,本题答案D。通过分析电池反应不会产生Mg为负极的错误,避免了机械记忆产生的思维迁移错位。
另外,书写原电池的电极反应式是学生感觉最为困难的,特别是燃料电池的电极反应式。采用电池反应分析之后,学生只要能将氧化还原反应拆写成两个半反应,就知道如何书写电极反应式。看下面的例子:
例2 一种燃料电池中发生的化学反应为:在酸性溶液中甲醇与氧作用生成水和二氧化碳。该电池负极发生的反应是 。
解析:电池负极应是还原剂电极:
(还原剂)C-2H3OH-[4-(-2)]e-=(氧化产物)CO+42
酸性环境中用“H+”找平电荷,在式子的右边加“6H+”,“H、O”守恒,在式子左边加“H2O”
即得CH3OH - 6e-+ H2OCO2+6H+,C正确。
二、 电解池的分析
电解池分析的关键在于:
1 明确粒子放电的本质就粒子与电极之间发生电子转移。当有多个粒子可以在同一电极放电时,存在放电的先后顺序――氧化性、还原性愈强的粒子愈先放电。
在高中原电池和电解池的电化学教学中，应根据教材原理将电化学知识讲解透彻，否则会给学生造成错误的观点。
一、电解池中的可能性
1.惰性电极可能反应
在电解池中一般认为惰性电极不参加反应，但工业上用石墨电极电解熔化的Al2O3制取铝时的电极反应
阳极：6O2--12e = 3O2
阴极：4Al3+ + 12e = 4Al
在高温下C能与O2反应：C+ O2 = CO2，故惰性电极石墨的惰性是相对的。
2.阳极可能参加反应
一般认为反应 Cu+H2SO4 = CuSO4+ H2是不能完成的，但在电解池中可以进行。以Cu作阳极，其它电极作阴极电解稀硫酸溶液，其电极反应为
阳极：Cu - 2e = Cu2+
阴极：2H+ + 2e = H2
但要注意的是，随着电解的进行 C(H+) 逐渐减小，C(Cu2+)逐渐增大，电解的后阶段变为电镀。电极反应变为：
阳极：Cu - 2e = Cu2+
阴极：Cu2+ + 2e = Cu
故活性电极作阳极时要参加电极与电解反应。
3. 原子团可能放电
惰性电极电解溶液时，原子能团一般是OH-放电，但电解Na2SO3溶液时由于SO32-的还原性远强于OH-，其电极反应是：
阳极:SO32--2e +H2O= SO42- +2H+
阴极:2H++2e = H2
总反应是：Na2SO3+ H2O = Na2SO4 + H2
4. 同一电极可能放出两种气体：
惰性电极电解NH4Cl溶液时，其电极反应是：
阳极：2Cl--2e = Cl2
阴极：2 H2O +2e = H2+2OH-
在阴极，随着电解的进行会发生：NH4++ OH- = NH3+ H2O 总反应：2 NH4Cl = Cl2+2NH3+ H2
在阳极，随着C(Cl-)的减小也可能发生2H2O -4e= O2+4H+
故阴极放出H2和NH3;阳极放出的Cl2中可能有O2。实际上惰性电极长时间电解溶液的最后阶段都是电解水。
二、原电池的可能性
1. 不活泼电极可能作负极
在一般情况下，对于活性不同的两个电极来说，由于活泼的一极比不活泼的一极更容易失去电子，从而活泼的一极的电势往往要低于不活泼的一极，因此在原电池中一般情况下都做负极，但这种情况却并不绝对，我们看下列两组原电池
(1)镁、铝电极与NaOH溶液构成的原电池
总反应：2Al+2HO-+2 H2O =2AlO2-+3H2
负极：2Al-6e+8OH- = 2AlO2-+4H2O
正极：6 H2O +6e=3H2+6OH-
(2) 铜、铝电极与浓硝酸构成的原电池由于铝在浓硝酸中钝化，总反应是：Cu+4HNO3= Cu(NO3)2 +2NO2+2H2O
负极：Cu-2e = Cu2+
正极：NO3-+2e-+4H+=NO2+2H2O
但要注意的是，随着反应 (2) 的进行，总反应变为
2Al+3Cu(NO3)2 = 3Cu + 2Al(NO3)2
电极反应是负极：2Al- 6e = 2Al3+ 正极:3Cu2+ + 6e = 3Cu
从上两例中我们可以看出原电池电极的确定还与电解质溶液有关，由于电解质溶液的不同可能使电极性质也不同，如上述装置改用酸性稀溶液做介质，则活性强的镁、铝分别做负极。
2. 两个电极可能相同
在一般情况下，对于只有活性不同的两个电极来说，才能形成电势差，也才能形成稳定的电流进而组成原电池，然而是否所有的原电池的电极的活性都要不同呢? 我们看下列一组原电池：
总反应：2H2+O2=2H2O
负极：2H2-4e = 4H+
正极：O2+4e+4H=2H2O
从上例中我们可以看出燃料电池的正、负极应由其通入的
气体的性质来决定，其电极本身的活性不能作为其电极正负的判据，如在燃料电池中两个电极的活性却是可以相同的。
3. 两个电极可能浸入不同电解质溶液中
在中学教材中出现的原电池装置一般都是两个电极浸入同一电解质溶液中形成原电池，致使很多同学都误认为原电池装置中的两个电极一定要浸入同一电解质溶液中，然而在新教材仅出现了一次的丹尼尔电池(盐桥)却有力的说明了上述观点的局限性。
总反应：Zn+Cu2+=Zn2++Cu
负极：Zn-2e=Zn2+
正极：Cu2+ + 2e=Cu
4. 氧化还原反应只可能设计成原电池
原电池的实质是把一个氧化还原反应的氧化反应和还原反应分别在两个电极上进行，那么是否所有的氧化还原反应都能设计成原电池呢? 我们一起来看例题： 下列反应能设计成原电池的有( )
A. C+CO2=2CO
B. HCl + KOH = KCl + H2O
C. Cu + 2FeCl3 =2FeCl2 + CuCl2
D. 2NaOH + CO2 = Na2CO3 + H2O
教学反馈发现很多同学都选择了 A 和 C，他们的理由是这两个反应都是氧化还原反应，然而并非所有的氧化还原都能设计成原电池，因为原电池的反应是化学能自发的转化为电能的过程，因此原电池中进行的反应必须满足如下条件即： 反应必须是氧化还原反应而且该反应必须是自发的氧化还原反应，因此本题的答案只有 C 。
三、教学反思
经过以上原电池和电解池的分析，我们在电化学教学中，老师应明确告诉学生：
1. 原电池反应是自发的氧化还原反应。在满足形成原电池的条件(两电极、电解质溶液、闭合)下，先正确的写出自发的氧化还原反应方程式(原电池反应)并确定氧化剂和还原剂。 还原剂一定在负极上反应，氧化剂一定在正极上反应。如果还原剂是金属，则该金属是原电池的负极，且正极与该金属不同，如果还原剂不是金属，则正负电极由其它电极代替且可相同。这样，既可以根据原电池反应判断正负极和书写电极反应，也可以将自发的氧化还原反应设计成原电池。
例(1)将自发的反应3Cu+8HNO3=3Cu(NO3)2+2NO+4H2O设计成原电池并写出电极反应。
电池构成：Cu 作负极、Ag作正极、稀HNO3作电解质溶液。电极反应：负极 ( Cu-2e=Cu2+ )；
正极(NO3-+3e+4H+=NO+2 H2O)
2.电解池反应是强制的氧化还原反应。在满足形成电解池的条件(电解质溶液导电)下，根据阳离子的氧化性顺序、阳极活性及阴离子的还原性顺序，正确的写出电解池反应并确定氧化剂和还原剂。还原剂一定在阳极上反应，氧化剂一定在阴极上反应。如果还原剂是金属，则该金属是电解池的阳极(阴极任选); 如果还原剂不是金属，则阳极是惰性的(阴极任选)。这样，既可以根据电解池反应判断阴、阳极和书写电极反应，也可以将溶液中或离子晶体熔化时不能自发的氧化还原反应设计成电解池反应。但要注意的是，惰性电极电解溶液时最后阶段可能是电解水。
例(2)在溶液中实现 Fe+2H2O =Fe(OH)2+ H2的反应。
一、从两例高考试题看电化学试题中必考的基本问题
答案 B。
简析 选项A和B都是相关氧化还原反应特征分析问题（判断产物、判断反应物），选项C是电极判断和电极反应式书写问题，选项D是离子定向移动规律判断问题，都是电化学的基本问题。
判断电池中的正极、负极，判断电解池中的阴极、阳极，是电化学试题中最重要的基本问题。命题人常要求解题者从以下依据进行判断：
（1）根据反应物的还原性、氧化性判断。电池中负极上是还原剂发生还原反应，正极上是氧化剂发生还原反应。
（2）根据反应产物判断。电解池中，阴极上发生还原反应生成还原产物，阳极上发生氧反应生成氧化产物。电池中也可以根据反应产物判断，负极上发生氧化反应生成氧化产物，正极上发生还原反应生成还原产物。
（3）根据装置图中标示的电子流动方向判断。这时要注意分清是“电流方向”还是“电子移动方向”，要防止大意失荆州。
（4）根据相连接电池（或电解池）判断。电池与电解池相连接的装置中，可根据外电源的负极、正极判断电解池中阴极、阳极。
第2类、书写（或判断）电极反应式
考查电化学的试题，必定要书写电极反应式，因为电极反应式是分析电池、电解池的基础。因此，后阶段复习电化学内容时，要熟记书写电极反应式的要求，要熟练掌握一些较复杂电极反应式的书写步骤和技巧。
（2）蓄电池中，可根据充电时电极反应式书写放电时的电极反应式，或根据根据放电时的电极反应式书写充电时的电极反应式。
（3）掌握水溶液（酸性、碱性、中性）中的电极反应式配平技巧。在酸性溶液中，不要在电极反应式中出现OH-离子，要用H2O、H+来配平；在碱性溶液中，不要在电极反应式中出现H+离子，要用H2O、OH-来配平；在中性溶液中，一般不在反应物中出现H+ 离子或OH- 离子，但可根据情况在产物中出现OH- 离子或H+ 离子。
（4）根据题给信息，书写并配平非水体系中的电极反应。如，在固体氧化物作电解质时，可以用O2- 离子来配平，在熔融碳酸盐作电解质时可以用CO2、CO32- 等粒子来配平。
第3类、判断离子移动方向
电池、电解池工作时，在电极上的氧化反应、还原反应的带动下，电极和外电路上必定有电子定向移动，内部的电解质中必定有离子发生定向移动，形成电荷传递的闭合回路，这是电池、电解池工作时的基本特征。在电化学相关的试题中，判断离子定向移动方向是考查频度较高的一类基本问题。解答这类基本问题时，要注意以下几点：
（1）电池内部，阴离子要向负极作向移动，阳离子要向正极定向移动；电解池内部，阴离子要向阳极定向移动，阳离子要向阴极定向移动。
（2）除了电极反应带动离子定向移动外，在电池、电解池内部还存在由于浓度因素使离子扩散移动，所以不同离子定向移动情况差异较大。一般情况下，在电极上参加反应的离子、电极反应过程新生成的离子，移动比较明显，其他离子移动不一定会有明显移动。如在铜、锌、稀硫酸构成的原电池中，H+、Zn2+ 离子移动比较明显。
（3）判断离子定向移动时，要注意装置中离子交换膜的影响，要特别注意区分各种离子交换膜（如，阴离子交换膜、阳离子交换膜、质子交换膜等）存在时离子移动的特征。
第4类、分析（或判断）氧化还原反应特征
从根本上看电池、电解池问题是氧化还原反应的两种特殊表现形式，基于些，高考试题常常会以电池、电解池为载体来考查氧化还原反应的一些基本特征。常见有：
电极反应式的书写是电化学的重点和难点，也是高考的热点，纵观近几年高考试题，2015年选择题中的微生物电池，2014年以精细化工产品次磷酸为背景考查应用电解原理解答问题，2013年的锂离子电池等，高考对电化学的考查从不间断，选择题的难度一般为中等，非选择题的难度一般为中等或较大。电极反应式的书写是电化学考查的一个难点，如何攻破这个难点确保电化学试题中不失分呢？
电化学实际上是氧化还原反应考查的另一种形式，理论内容和计算与氧化还原相关知识密切相关，所以电化学的基础是氧化还原反应，电极反应式的书写实际上就是氧化还原反应的半反应。
一、电极反应式书写的注意点和步骤
电极反应是氧化还原反应的半反应，所以氧化还原反应理论知识一定要理解透彻，原电池的负极反应、电解池的阳极反应是失去电子的氧化反应，原电池的正极反应、电解池的阴极反应是得电子的还原反应，所以电极反应方程式的书写中，氧化还原的四大基本构建十分重要。氧化还原反应中失去电子发生氧化反应的是还原剂，还原剂被氧化为氧化产物；得到电子发生还原反应的是氧化剂，氧化剂被还原为还原产物，所以负极（阳极）的电极反应形式是还原剂-ne=氧化产物；正极（阴极）的电极反应形式是：氧化剂+ne=还原产物，四大构建的确立是通过元素化合价的变化判断的，这一点是考查元素及其化合物性质的重要方式，除此之外题干中给出的已知条件可以作为判断依据。
一、氧化还原反应的“热”和电化学的“冷”
在高中化学阶段，大多数学生对氧化还原反应比较熟悉，化学老师一般把其作为难点和重点，详细讲解，反复纠正练习，直到学生熟练掌握为止。同时，对于高考这个指挥棒，学生和老师不得不听从指挥，不管无机还是有机，牵扯到氧化还原反应的较多，所以氧化还原反应是化学高考的热门话题。
作为电化学，在书本中介绍的不多，篇幅较少，并且只讲原理和部分应用，内容艰涩难懂。在做题过程中容易以偏代全、断章取义，稍不注意细节问题就容易出错，造成学生认为电化学难，成为化学学习中的冷门。
近观化学高考，越来越接近生活，涉及电化学知识的也颇多。例如，日常生活的干电池，电动车和手机的可充电电池，以及将来保护环境的燃烧电池等等。这类题的特点是题型新颖、起点不高、内容难度不大，但学生却失分较多，令人痛惜。结果成考试是热点，成绩是冷门。针对氧化还原反应的“热”和电化学的“冷”，可把二者有机结合起来，进行系统整理和归纳，达到他山之石可以攻玉的目的，造成双赢的局面。
二、电化学本身就属于氧化还原反应的范畴
电化学是氧化还原反应的一个比较特殊的分支。电化学分两大部分，原电池和电解池（电镀池属于电解池）。原电池是把化学能转化为电能的装置，怎么把化学能转化为电能呢？通过电子转移（电子由负极流向正极）。而电子转移就是氧化还原的本质，所以说原电池属于氧化还原反应。
电解就是在电流通过电解质溶液而在阴阳两极引起的氧化还原过程，借助于电流引起氧化还原反应的装置叫电解池。从定义上就可看出，电解池也属于氧化还原反应。
电化学属于氧化还原反应的范畴，又具有一定的特殊性。首先，原电池和电解池都有电流通过，原电池基本上是自发的，电解池是人为的，并且必须有电源，这是二者的重要区别；同时，原电池的电极有正极、负极之分，而电解池的电极有阴极、阳极之说，包括电源亦有正极、负极之称。这些都是氧化还原所没有的，这就加大了解析电化学的难度。
电极的判断正确与否，是解析电化学的关键，所以运用氧化还原反应解析电化学，必须把电极判断联系上，否则会前功尽弃、满盘皆输，因此电化学是特殊的氧化还原反应。
三、利用氧化还原反应解析原电池
“活性为负被氧化，惰性为正被还原。”这是利用氧化还原反应解析原电池的总则。
一般情况下是比较原电池的两个电极的金属活动性，活泼的电极作为负极，发生了氧化反应；不活泼的电极作为正极，发生了还原反应。例如，铜锌原电池，稀硫酸作为电解质溶液：
电极材料 电极名称 电极反应式 反应类型
锌棒 负极 Zn-2e-=Zn2+氧化反应
铜棒 正极 2H++2e-=H2还原反应
这个例子充分证明总则的正确性，但亦不尽然。如燃料电池，全部是惰性电极（任何情况下都不参与反应的电极叫惰性电极），电极本身不参加反应，但它肯定有燃料和助燃剂，燃料中某一元素的化合价一定升高，化合价升高，发生了氧化反应，该电极就是负极，照样可以把两个惰性电极分清正极和负极，只不过倒过来使用罢了。
还有一些特殊的原电池，也符合这个原则。例如，铜铁原电池，浓硝酸作为电解质溶液。铁虽然比铜活泼，但是铁遇到冷的浓硝酸发生了钝化，很难参加反应；铜反而在常温下，能与浓硝酸发生氧化还原反应。在这种情况下，铜棒作为负极，发生氧化反应，铁棒作为正极，发生还原反应。可见，电极的判断不但与电极的金属活动性有关，还与电解质溶液有关，是两者共同决定的。但不论哪种原电池，负极被氧化、正极被还原这个总则是不变的。
四、利用氧化还原反应解析电解池
作为电解池，肯定有电源，电源分正极和负极。“正极为阳被氧化，负极为阴被还原”，这是利用氧化还原反应解析电解池的总则。
跟电源正极相连的电极称为阳极，阳极吸引阴离子，阴离子失去电子，发生氧化反应；若阳极本身是活性电极，则失去电子，发生氧化反应。与电源负极相连的电极叫阴极，阴极吸引阳离子，阳离子得到电子，发生还原反应。
高考理综卷中“电化学”考点研析
“电化学”是中学化学教学中的重要理论之一，也是理综化学学科常考的重点知识，现将近两年高考中有关“电化学”的考查内容，进行归类并作如下分析。
一、原电池工作原理的应用
“电化学”内容的高考试题，对原电本文由收集整理池和电解池的考查往往以选择题的形式考查两电极反应式的书写、两电极附近溶液性质的变化、电子的转移或电流方向的判断等，也会与生产生活（如金属的腐蚀和防护等）相联系。在第ⅱ卷中常与无机推断、化学平衡理论、实验等知识相结合进行命题，特别容易考查燃料电池和新型电池的正、负极材料分析和电极反应式的书写。题型新颖，但不偏不怪，只要注意基础知识的落实，以及能力的训练便可以从容应对。
【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
相变存储器具有读写速度快，循环次数高，功耗低等优点，相比传统的闪存技术有很大优势。因此作为一种新兴的存储器，相变存储器有很好的市场前景。而相变材料的在晶态和非晶态间的转变直接决定着相变存储器的性能。因而我们需要进一步研究相变材料的结构。而随着相变存储器的发展，相变存储器的尺寸微缩成为一个重要课题。而SbTe材料作为一种重要的相变材料，它的纳米尺度的特性对于相变存储器的微缩具有重要意义。现在对电化学法制备出的相变材料多集中于对薄膜特性的研究，对一维纳米线的研究比较缺乏。本文对一维纳米尺度下的纳米线进行了研究，希望能对做相变存储器材料做研究的研究人员有所帮助。
2 实验部分
2.1 制备原理
制备过程属于金属的阴极还原沉积，适合在模板的纳米孔道内制备金属纳米线。
（1）传质过程：放电金属阳离子或金属络合离子从电解液中通过扩散、对流、电迁移等步骤，不断向电极表面输送。
（2）电化学过程：金属离子或金属络合离子脱水，并吸附在阴极表面上放电，还原成金属原子的过程。
（3）结晶过程：金属原子在阴极上排列，形成一定形式的金属晶体。
原理图如图1所示。
2.2 制备流程
用去离子水清洗模板，用镊子夹着铝-氧化铝模板用吹风机吹干后在模板的光亮面（Al面）涂抹防护油（防止SbTe材料在模板的这一面沉积，因为氧化铝面为有孔面），再将分别溶解在稀硝酸和柠檬酸里的TeO2和Sb2O3溶液一比一混合（控制浓度配比使得混合溶液中的Te和Sb摩尔数相等），用镊子夹着模板（做阴极）和石墨（做阳极）通不同大小的电流4小时，再用氢氧化钾溶液溶解模板，得到沉积在模板孔洞中的纳米线，放入无水乙醇中保存。
3 结果与讨论
3.1 纳米线形貌表征
由图2可以看到制备出的纳米线边缘较为平整，无毛刺现象。
3.2 不同电流下SbTe纳米线的物相表征
X射线衍射分析图如图3所示。
4 分析与结论
8mA电流与10mA电流下出峰的位置相近，但峰的强度有很大差别。这说明对制备电流微小的改变使得结晶更加彻底，也就是说它改变了结晶的强度。而在20mA的电流下出现了很明显的新的峰，这说明大幅度改变制备电流会产生新的晶相，也就是形成不同的结晶。
参考文献：
[1]童非.锗碲基相变磁性材料的制备及性能研究[D].武汉华中科技大学，2012.
中图分类号：TL241.2；O646 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）40-0048-02
1 引言
铀是一种放射性物质，若受到辐射后人体的多个器官如肾脏、大脑、肝脏和心脏都会受损。与其他放射性元素不同，铀的半衰期几乎与地球的年龄同样大小，因此，几乎所有的土壤、岩石和水体中都分布有少量的铀。另外，铀离子的化学毒性也很强，摄入一定剂量后可产生以肾损害为主的全身性疾病，严重时出现急性肾衰竭等。因此，对水质中铀含量的精确测定是环境监测和保护的重要指标[1，2]。
随溶液的pH值不同或者其他离子种类与浓度不同，铀会以多种氧化态形式存在，但通常最稳定的价态是+6价。在此价态下，水溶液中的铀（VI）与氧离子络合形成稳定的铀酰离子（UO22+）。世界卫生组织（WHO）将U（VI）认定为强致癌物质，并规定其在水溶液中的浓度不能超过50 mg/L；美国环境保护组织也规定饮用水中U（VI）浓度不能超过20 mg/L。
各种质谱、光谱等仪器分析方法广泛地用于检测U（VI）[3，4]，但通常来说，这些检测技术的操作较复杂、仪器设备昂贵、维护运行成本高，相比较而言，电化学分析技术具有快速、简便、高灵敏、低成本等优点，已在重金属离子、有机、生物和药物、环境分析中显示出很大的潜力和优越性。近年来，不少文献先后报道将电化学分析技术应用到UO22+的检测中，并取得了较好的结果，其中尤以伏安法为主。本文以电化学电极材料的发展为主线，总结了近十年来国内外采用电化学伏安法检测UO22+离子的研究进展。
2 UO22+电化学伏安法检测的原理
伏安法是电化学分析技术中的一种基本方法，它是记录电化学反应过程中的电流-电压（I-V）曲线（也称为伏安曲线）来进行定量和定性分析的方法。根据电压加载方式的不同，可分为循环伏安法、阶梯伏安法、差分脉冲伏安法、方波伏安法等。在电化学伏安法中，为了提高检测的信号（灵敏性），一般需要将待检测物质在电极表面进行富集，根据富集方式的不同又可以分为阳（阴）极溶出伏安法、吸附溶出伏安法等。在UO22+的电化学伏安检测中，经常采用的是吸附溶出差分脉冲伏安法或吸附溶出方波脉冲伏安法等。由于UO22+离子在电极表面的吸附能力有限，需要额外的加入一些络合剂先形成UO22+的络合物，所形成的络合物在电极表面具有较强的吸附能力，从而获得高的电化学伏安法检测的电流信号。
在UO22+离子中，U（VI）居中，两个氧原子分别从轴向的两端靠近，与U（VI）形成较强的铀-氧双键，呈线性结构，且往往作为一个整体参与配位。同其他金属一样，UO22+可以和O、N、S、P等多种电子给体配位。在吸附溶出伏安技术中，常用的络合物主要有：铜铁灵试剂、氯冉酸、没食子酸丙酯、8-羟基喹啉、偶氮胂-III、席夫碱、试铝灵、吡啶二羧酸、苯均四酸等，其中所形成的络合物在不同的电极材料表面的吸附能力各有差异，因此本文的第三部分我们将重点以电极材料的种类为主线展开论述和比较。
3 电极材料
3.1 汞电极
由于汞的化学性质稳定，在水溶液中汞的析氢电位高，可在相当宽的负电势范围内进行进行极化而不发生电极反应，被发展为一种常用的电化学电极。在UO22+的电化学伏安检测研究中，最常用的是悬汞电极（hanging mercury drop electrod， HMDE），它既具有滴汞电极的优点，如重现性好、析氢电位高等；又具有固体电极的优点如电容电流小，灵敏度高等特点。近十年来，先后有不少于20篇的文献报道了利用HMDE电极检测UO22+离子的工作，主要的研究方向集中在选择不同的络合剂以获取更高的灵敏性、更宽的线性检测范围、更强的抗其他离子干扰能力以及将其应用到真实水体环境中的UO22+检测等[6-11]。Amini等人采用N-苯基邻氨基苯甲酸为络合剂，通过差分脉冲-阴极吸附伏安（DP-AdCSV）技术检测UO22+离子，获得的线性检测范围为0.75 ～ 30 ng/mL和检测限为0.036 ng/mL；在高浓度阳离子和阴离子共存的情况下，该方法表现出良好的抗干扰能力，比如Mn（II）、Co（II）、Ni（II）、Zn（II）等的浓度超过UO22+的100倍时仍未见明显干扰[6]。Grabarczyk等人以悬汞滴电极（HMDE）为工作电极，尝试采用铜铁灵试剂作为络合剂，通过DP-AdCSV技术分析含有高浓度表面活性剂的实际环境水样的UO22+检测，利用树脂吸附剂XAD-7或XAD-16吸附水样中的表面活性剂后，在UO22+离子浓度为5.0 ？ 10-10 ～ 2.0 ？ 10-8 mol/L范围内保持线性关系，以此推测其检测限可至1.4 ？ 10-10 mol/L[7]。此外，通过选用针对性的络合剂（如铜铁灵试剂、3-（3，4-二羟基苯基）-L-丙氨酸、试铝灵试剂等），开展UO22+离子与其他金属离子如Bi3+、Cd2+、Zn2+等的同时检测也是近年来HMDE电极研究的热点之一[8，9，10]。
3.2 金属电极
尽管悬汞滴电极在UO22+离子的电化学伏安法检测方面被证明是一种有效的电极材料，但由于汞电极自身的化学毒性特性，从环境的角度来考虑，汞电极仍然存在明显的缺陷和不足，在未来的环境检测中难以广泛应用，因此发展新型的电极材料是UO22+离子电化学伏安法检测领域的研究趋势之一。近几年来，金属（薄膜）电极如Bi膜、Pd膜以及Pb膜等先后被用于替代传统的悬汞滴电极以电化学检测UO22+离子，并展现了较为理想结果[12-15]。比如，Economou等人发现将Bi薄膜涂覆在旋转碟形电极表面，利用UO22+与铜铁灵试剂的络合物在Bi薄膜表面的吸附富集特性，通过探测U（VI）？U（V）还原反应的电流信号，建立起电流强度与UO22+离子浓度的线性关系，从而获得了0.1 ng/mL的检测限值[12]。Wang等人将Bi薄膜涂覆在碳纤维电极表面，利用方波伏安技术研究了UO22+离子的电化学响应行为，获得了3 ng/mL的检测限。Pournaghi-Azar等人将金属Pd沉积在Al棒的表面制备了一种新型的钯膜电极，在K3Fe（CN）6存在的溶液中，先将UO22+还原并以K2UO2[Fe（CN）6]的形式沉积在钯膜电极上，然后采用阳极溶出伏安技术获得UO22+离子浓度与氧化电流的关系，获得的检测限约为6.2 ？mol/L[13]。2014年，Korolczuk等人以Pb膜为电极，采用新颖的两步富集法，将UO22+离子的检测限降低至1.1 ？ 10-11 mol/L；在该方法中，首先将U（VI）-铜铁灵试剂的络合物吸附富集到较大面积的Pb膜表面，随后一个非常小面积的Pb膜电极（相当于微电极）在近大Pb膜电极表面原位形成，然后将大面积Pb膜溶出后所有的U（VI）将富集在小面积Pb膜电极表面，从而获得非常高的局部浓度[14]。
3.3 表面修饰复合电极
除了以上两种电极材料以外，近十年来，采用有机络合剂、生物大分子等对传统电极表面“嫁接”修饰后形成复合电极也是UO22+离子电化学检测的研究热点。在这些研究中，常见的被修饰电极材料主要有石墨电极、Au电极、玻碳电极、碳糊电极、石墨丝网印刷电极等，而常见的表面修饰分子主要含有DNA分子、L-抗坏血酸棕榈酸酯、碳纳米管、氨基甲酰基磷酸修饰的介孔SiO2、苯并-15-冠醚-5、寡核苷酸等[16-22]。Becker等人先用巯基乙醇修饰Au电极表面形成单分子层，然后用POCl3或POBr3进行表面“嫁接”后在Au电极表面形成了表面磷活性的单分子修饰层，以此作为复合电极进行UO22+离子的特异性检测[16]。Dimovasilis等人采用抗坏血酸棕榈酸酯对传统石墨电极表面修饰后，利用表面修饰分子对UO22+离子的强选择性络合能力进行预浓缩，然后采用差分脉冲伏安技术分析发现可以获得0.26 ng/mL的检测限[17]。Tang等人将具有UO22+离子特异性的DNA酶化学修饰到Au电极发展了一种高灵敏度、高选择性的复合电极，其中RNA（rA）作为DNA酶的“基体”，含有二茂铁的酶（TDNA）作为表面“站立端”，获得的线性检测范围为2 ～ 14 nM[18]。总体来看，该种表面嫁接修饰的复合电极的检测限相对于悬汞滴电极而言较差一点，但其选择性更好，其他金属离子对其的干扰更低，同时，尽管该复合电极的制备过程较为复杂，但它在实时在线监测方面具有明显的优势，因此在实体水质环境监测方面具有广泛地应用前景。
4、新型电极材料
研究表明，硼掺杂金刚石（Boron-doped diamond， BDD）电极具有宽的电化学势窗、低的背景电流、高的化学和电化学稳定性、低的有机物和生物分子吸附性等特点，这些特性使得BDD电极成为用于无机离子、有机分子、生物分子等电化学检测的理想电极，在重金属离子、药物分子等方面取得了较好的结果，但截至目前，仍未见将BDD电极用于UO22+离子电化学检测的报道。笔者所在研究小组近年来尝试了以BDD电极为工作电极，通过DP-AdCSV技术检测UO22+离子，系统地比较了多种有机小分子络合剂对UO22+离子检测性能的影响，最终发现若以邻苯二酚为络合剂的话，可以获得极宽的线性响应（1 ppb ～ 10 ppm）和极低的检测限（～ 0.012 ppb）[23]，该结果表明BDD电极有望成为UO22+离子检测的新型、高效电化学电极材料。
4 结语与展望
随着我国核事业的快速发展，放射性废水中铀的监测和处理是我们所必须面临的关键问题。目前我国对铀在水体环境中的痕迹量检测的研究还较少，这与我国核事业的发展是不相称的。本文总结了国内外的电化学检测U（VI）的研究进展，分析了各种电化学电极材料的特点和优势等，今后还需要在提高电极材料的检测灵敏度的同时，尽可能提高U（VI）离子的检测选择性，降低其他离子或表面活性剂的干扰，从而将电化学伏安法检测U（VI）离子应用到实际水体环境中。
参考文献
[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，Fazeli 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，Fryxell 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.
