《電解池》典題解析

1、PAGE9電解池典例解析【例1】把鋅片和鐵片放在盛有稀食鹽水和酚酞試液混合溶液的玻璃皿中（如圖所示平面圖），經(jīng)過一段時(shí)間后，首先觀察到溶液變紅的區(qū)域是（）A、和附近B、和附近C、和附近D、和附近解析：此題將電解知識(shí)與原電池知識(shí)揉和在一起。要解決此問題，必須要從概念、模型、電極名稱、電極反應(yīng)式等方面去區(qū)分，這些知識(shí)都弄清楚了，才能順利解答此題，達(dá)到“在應(yīng)用中理解、在理解中應(yīng)用”的效果。左圖為電解池，F(xiàn)e為陽極，陽極反應(yīng)為：Fe-2e-=Fe2；Zn為陰極，陰極反應(yīng)為：2H2e-=H2，因此區(qū)域cOH-變大，堿性增強(qiáng)使酚酞變紅；右圖為原電池，F(xiàn)e為正極，正極反應(yīng)式為：2H2OO24e-=4OH-，

2、因此區(qū)域cOH-變大，堿性增強(qiáng)使酚酞變紅。答案：B點(diǎn)評(píng)：對(duì)比是深化理解的“良藥”，是化學(xué)學(xué)習(xí)的一種重要學(xué)科方法?？梢詫⒂新?lián)系或易混淆的知識(shí)放在一起比較，如電解知識(shí)與原電池知識(shí)、電解池與電鍍池等；也可以將形似而質(zhì)異或形異而質(zhì)似的習(xí)題放在一起比較分析，以此來加深對(duì)知識(shí)的理解?！纠?】用g與溶液中通過電子的物質(zhì)的量nmol的關(guān)系見圖示。則離子的氧化能力由大到小排列正確的是（）A、Cu2X3HB、HX3Cu2C、X3HCu2D、Cu2HX3解析：有些學(xué)生沒認(rèn)真分析，就將X3與Fe3聯(lián)系起來，選擇C答案。這其實(shí)是簡(jiǎn)單記憶陽離子放電順序?qū)е露▌?shì)思維造成的結(jié)果。本題的解題信息在圖象中：一通電就有固體析出，且

3、通過電子后，再?zèng)]有固體析出了，說明是Cu2放電的結(jié)果。X3不放電，故答案應(yīng)為D。答案：D點(diǎn)評(píng)：上例充分說明理解的重要性，也強(qiáng)調(diào)記憶的靈活性。理解是記憶的前提，記憶是理解的歸宿。將記住的東西置于知識(shí)出現(xiàn)的背景中，并與具體問題結(jié)合起來進(jìn)行處理，掌握學(xué)過的知識(shí)才能事半功倍。【例3】在25時(shí)，將2個(gè)銅電極插入到一定的Na2SO4飽和溶液中，通直流電電解并不斷攪拌，當(dāng)陰極上收集到amol的氣體的同時(shí)，溶液中析出了bmol的結(jié)晶水合物Na2SO410H2O，若保持溫度不變，則所剩溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是解析：考試說明要求：理解電解原理，理解溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的概念。通電電解發(fā)生的電極反應(yīng)：陽極為Cu-2e

4、Cu2，陰極為2H2eH2通電電解時(shí)總的化學(xué)反應(yīng)方程式為：Cu2H2O=CuOH2H2陰極逸出amolH2，水被電解了2amol，根據(jù)溶解度知識(shí)，不難求出答案為C。答案：C電解點(diǎn)評(píng)：如果將題中的銅電極換作鉑電極，只改一個(gè)字，其電解的總方程式即為：2H2O=2H2O2電解陰極逸出amolH2，水被電解了amol，其答案為D。可見因一字之差“銅”與“鉑”，答案各異。由此再次強(qiáng)調(diào)提高審題的準(zhǔn)確性是多么地必要?！纠?】通以相等的電量，分別電解等濃度的硝酸銀和硝酸亞汞（亞汞的化合價(jià)為1價(jià)）溶液，若被還原的硝酸銀和硝酸亞汞的物質(zhì)的量之比n（硝酸銀）:n（硝酸亞汞）=2:1，則下列表述正確的是（）A、在兩個(gè)

5、陰極上得到的銀和汞的物質(zhì)的量之比n（Ag）:n（Hg）=2:1B、在兩個(gè)陽極上得到的產(chǎn)物的物質(zhì)的量不相等C、硝酸亞汞的分子式為HgNO3D、硝酸亞汞的分子式為Hg2NO32解析：通以相等的電量即是通過相同的電子數(shù)，銀和亞汞都是1價(jià)，因此，得到的單質(zhì)銀和汞的物質(zhì)的量也應(yīng)相等；又因電解的n（硝酸銀）:n（硝酸亞汞）=2:1，硝酸銀的化學(xué)式為AgNO3，故硝酸亞汞的化學(xué)式不可能為HgNO3，只能為Hg2NO32。所以，正確選項(xiàng)為D。答案：D點(diǎn)評(píng)：有關(guān)電解的計(jì)算：通常是求電解后某產(chǎn)物的質(zhì)量、物質(zhì)的量、氣體的體積、某元素的化合價(jià)以及溶液的pH、物質(zhì)的量濃度等。運(yùn)用電子守恒原理解答較好?！纠?】某學(xué)生想制

6、作一種家用環(huán)保型消毒液發(fā)生器，用石墨作電極電解飽和氯化鈉溶液，通電時(shí)，為使Cl2被完全吸收，制得有較強(qiáng)殺菌能力的消毒液，設(shè)計(jì)了如圖的裝置，則對(duì)電源電極名稱和消毒液的主要成分判斷正確的是（）A、a為正極，b為負(fù)極；NaClO和NaClB、a為負(fù)極，b為正極；NaClO和NaClC、a為陽極，b為陰極；HClO和NaClD、a為陰極，b為陽極；HClO和NaCl解析：用石墨作電極電解飽和氯化鈉溶液發(fā)生的反應(yīng)是：2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2，副反應(yīng)為：2NaOHCl2=NaClNaClOH2O，則可推知使Cl2被完全吸收制得有較強(qiáng)殺菌能力的消毒液的主要成分是NaClO和NaCl溶液，其中起

7、消毒作用的是NaClO溶液。電解過程中陰極產(chǎn)生H2，結(jié)合圖示，消毒液發(fā)生器的液體上部空間充滿的是H2，故電源a極是負(fù)極，b為正極。所以答案為B。答案：B點(diǎn)評(píng)：考查綜合運(yùn)用原電池、電解池原理、氯堿工業(yè)原理和Cl2化學(xué)性質(zhì)等，解決社會(huì)生活中問題的能力，同時(shí)，也考查學(xué)生理解，分析數(shù)據(jù)獲取新信息能力?！纠?】電解食鹽溶液的氯堿生產(chǎn)技術(shù)，已由傳統(tǒng)的隔膜法變革為離子膜法高新技術(shù)。這種技術(shù)進(jìn)步，如下表所示：表1產(chǎn)品液堿質(zhì)量比較項(xiàng)目離子膜法隔膜法隔膜法NaOH%35（已有50%的報(bào)道）101230NaCl%14164Na2CO3%（一般不計(jì)量）1表2能耗與蒸汽用量比較（以NaOH質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50作比較基準(zhǔn)）項(xiàng)目

8、離子膜法隔膜法電解用電度/噸21602600蒸汽用電度/噸80700蒸量用電度/噸隔膜法和離子膜法新技術(shù)中所用的膜有本質(zhì)區(qū)別。前者是有條件地阻止陰、陽極電解產(chǎn)物相混合的多孔石棉隔膜。后者由陽離子交換樹脂（幾類氟碳樹脂）組成，樹脂的高分子骨架上接有能電離出H而可與Na等陽離子交換的離子交換基團(tuán)SO3H、COOH，所以是一類厚度雖僅，但一般只允許溶液中的陽離子在膜中通過，更不能自由通過氣體或液體的陽離子交換膜。試從自然科學(xué)、生產(chǎn)技術(shù)與社會(huì)發(fā)展的綜合角度，系統(tǒng)簡(jiǎn)答下列相關(guān)問題。（1）在所給離子膜法電解食鹽溶液示意圖中的括號(hào)內(nèi)，填寫開始電解時(shí)進(jìn)入電解槽用作電解液的液體A、B的組成名稱，以及電解產(chǎn)出氣體

9、C、D的化學(xué)式，并簡(jiǎn)述其通過電解液的循環(huán)電解，直接生產(chǎn)純濃液堿的電化學(xué)原理。離子膜法電解槽的極間距，由于膜在電極間的結(jié)構(gòu)緊湊而遠(yuǎn)小于隔膜法電解槽，這將如何影響能耗（2）傳統(tǒng)隔膜法的陰極電解堿液，它所含NaOH的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，為什么只能控制得低些（3）試對(duì)比評(píng)價(jià)本離子膜法科技進(jìn)步的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益。解析：（1）在直流電場(chǎng)中的陽離子交換膜，只能讓陽離子透過、遷移進(jìn)入陰極室，而不容陰極室里的陰離子透過、遷移進(jìn)入陽極室。這種選擇性的透過作用，使精制飽和食鹽水在陽極室中經(jīng)循環(huán)電解，通過Cl的陽極氧化和Na的遷移入陰極室而變?yōu)榈}水；使淡堿液或純水在陰極室中經(jīng)循環(huán)電解，通過H2O（H）的陰極還原，積累OH和Na

10、而變?yōu)榧儫龎A濃溶液。電解槽的極間距變短，兩極間的溶液電阻就減小，可相應(yīng)降低電解電壓而節(jié)省電能。（2）傳統(tǒng)的隔膜法使用的石棉隔膜，并無離子膜所有阻止OH向陽極遷移的功能。當(dāng)稍為提高陰極堿液的濃度時(shí)，將明顯增大OH向陽極的遷移量，必首先由于Cl2和OH的反應(yīng)而相應(yīng)顯著降低該電解生產(chǎn)的電流效率。（3）離子膜法生產(chǎn)與傳統(tǒng)的隔膜法相反，無需再為電解堿液脫鹽（盡量回收NaCl）濃縮；經(jīng)濟(jì)效益高，生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品燒堿純且濃，能耗低、蒸汽省。隔膜法生產(chǎn)中，更因制作、使用石棉隔膜，必發(fā)生硅酸鹽纖維（粉塵）污染環(huán)境的問題，有使部分操作工人患肺癌職業(yè)病的危險(xiǎn)。可見，以電化學(xué)科學(xué)原理為核心，通過為其所開發(fā)的離子膜法電解生產(chǎn)的跨學(xué)科高新技術(shù)，優(yōu)化了資源、能源的利用，變污染環(huán)境的生產(chǎn)為“清潔生產(chǎn)”，更有其適應(yīng)可持續(xù)發(fā)展需要的高社會(huì)效益。答案：（1）A為飽和食鹽溶液，B為淡堿液或純水，C為Cl2，D為H