電解原理考點及考查趨向例析

陳秀梅

電解原理是電化學重要知識之一，與氧化還原反應原理、元素及其化合物、電解質溶液（熔融鹽等）、化學反應與能量轉化等緊密聯(lián)系，也是在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)應用、環(huán)保、資源的重復利用等中應用的重要化學原理。在考查中與新型電解原理示意圖、物質轉化圖表、實驗圖形與數(shù)據(jù)等相結合，考查學生對圖示信息的提取和分析能力、根據(jù)實驗事實得出正確結論的能力、應用化學基本原理和方法對實際問題的綜合探究能力，重視對學生信息素養(yǎng)的提升，也引導中學化學教學重視對化學基本原理的理解和應用。

一、電解原理知識回顧

1.電解：在電流通過電解質溶液（熔融電解質）在陰陽兩極引起氧化還原反應的過程。

2.電解池的基本情況

（1）構成：直流電源、兩電極、電解質溶液（熔融電解質）和閉合回路。

（2）能量轉化形式：電能轉化為化學能。

（3）電極與電極反應：

與直流電源的正極相連的是陽極，失去電子，化合價升高，發(fā)生氧化反應；

與直流電源的負極相連的是陰極，得到電子，化合價降低，發(fā)生還原反應。

（4）溶液中陰、陽離子的移動方向：陽離子移向陰極；陰離子移向陽極。

（5）電子流向：直流電源的負極→電解池的陰極（得電子）；在電解質溶液中，靠陰、陽離子發(fā)生定向移動而導電；電解池的陽極（失電子）→直流電源的正極。

（6）電解質導電的過程實質就是電解的過程。

3.電極反應規(guī)律

（1）陽極反應（與電極材料有關）

①若為活潑電極（除金、鉑以外的金屬電極）：金屬失去電子生成金屬離子；

②若為惰性電極（石墨、鉑）：陰離子放電，常用陰離子的放電順序為：

含氧酸根

（2）陰極反應（與電極材料無關）：陽離子放電，常見陽離子的放電順序為：

Na+

4.電解原理的應用

（1）電解飽和食鹽水

（2）電解精練銅

（3）電鍍

（4）金屬的腐蝕和防護

（5）電解原理“拓展”應用，如治污、環(huán)保等。

二、考點例析

例1 （2017屆江蘇省中華中學等六校聯(lián)考，節(jié)選）無機和有機氰化物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應用廣泛，尤其是冶金工業(yè)常用氰化物，含氰廢水的處理顯得尤為重要。含氰廢水中的氰化物常以

[Fe（CN）6]3-和CN-的形式存在，工業(yè)上有多種廢水處理方法。用如圖1所示裝置處理含CN-廢水時，控制溶液pH為9～10并加入NaCl，一定條件下電解，陽極產(chǎn)生的ClO-將CN-氧化為無害物質而除去。鐵電極為（填“陰極”或“陽極”），陽極產(chǎn)生ClO-的電極反應為，陽極產(chǎn)生的ClO-將CN-氧化為無害物質而除去的離子方程式為。

解題分析 本題以電解法治理含CN-廢水為載體考查了電極的判斷、電極方程式和離子方程式的書寫、電解原理及其應用等知識，考查了學生獲取題中信息及圖示信息的能力。由題意加入NaCl、陽極產(chǎn)生的ClO-將CN-氧化為無害物質而除去，若鐵為陽極，則鐵化合價升高，會失去電子生成Fe2+，而不會生成ClO-，則可判斷鐵電極應作陰極，石墨電極作陽極，由溶液中Cl-失去電子，化合價升高生成ClO-；此電解控制溶液pH為9～10為堿性，則可寫出陽極產(chǎn)生ClO-的電極反應為：Cl-+2OH--2e-ClO-+H2O；陽極產(chǎn)生的ClO-在堿性條件下將CN-氧化為無害物質而除去，則Cl轉化成Cl-，環(huán)境是堿性環(huán)境，C轉化成CO2-3，N轉化成N2，可初步寫出ClO-+CN-CO2-3+N2↑+Cl-，然后根據(jù)化合價升降總數(shù)相等進行配平得5ClO-+2CN-2CO2-3+N2↑+5Cl-，再利用電荷守恒和原子守恒寫出缺少的微粒并配平，因此所需要寫的離子反應方程式為：5ClO-+2CN-+2OH-2CO2-3+N2↑+5Cl-+H2O。

例2 （2016屆蘇中三市二模，節(jié)選）電解法處理含氮氧化物廢氣，可回收硝酸，具有較高的環(huán)境效益和經(jīng)濟效益。實驗室模擬電解法吸收NOx的裝置如圖2所示（圖中電極均為石墨電極）。

（1）若用NO2氣體進行模擬電解法吸收實驗。

①寫出電解時NO2發(fā)生反應的電極反應式：。

②若有標準狀況下2.24 LNO2被吸收，通過陽離子交換膜（只允許陽離子通過）的H+為mol。

（2）某小組在右室裝有10 L 0.2 mol·L-1硝酸，用含NO和NO2（不考慮NO2轉化為N2O4）的廢氣進行模擬電解法吸收實驗。電解過程中，有部分NO轉化為HNO2。實驗結束時，測得右室溶液中含3 molHNO3、0.1 mol HNO2，同時左室收集到標準狀況下28 L H2。計算原氣體中NO和NO2的體積比（假設尾氣中不含氮氧化物，寫出計算過程）。

解題分析 本題以電解法處理含氮氧化物廢氣，可回收硝酸為載體設計考題，主要考查了學生對電解原理的理解及其應用、化學計算等。

（1）①分析通過裝置知該電解裝置左室為電解池的陰極，電極反應式為2H2O + 2e-H2↑ +2OH-，右室為電解池的陽極，電解池的陽極電極反應式有：NO2-e-+H2ONO-3+2H+、NO-e-+H2OHNO2+H+ 、NO-3e-+2H2ONO-3+4H+。則可得符合題意要求NO2氣體發(fā)生反應的電極反應式為NO2-e-+

H2ONO-3+2H+。②根據(jù)陰、陽兩極的電極反應式知若有標準狀況下2.24 L NO2被吸收，轉移電子0.1 mol，陰極區(qū)生成的氫氧根為0.1 mol，為維持電荷守恒通過陽離子交換膜的H+為0.1 mol。

（2）①根據(jù)公式c=1000ρω%M計算出濃硝酸的物質的量濃度為1000×1.4 g·mL-1×63%÷63 g·mol-1=14 mol·L-1。由稀釋公式

c1V1=c2V2計算所需濃硝酸的體積為10 L ×0.2 mol·L-1/14 mol·L-1=0.1429 L=142.9 mL；②根據(jù)題意知電解池的陰極電極反應式為2H2O+2e-H2↑+2OH-，電解池的陽極電極反應式有：NO2-e-+H2O = NO-3+2H+、NO-e-+H2O=HNO2+H+ 、NO-3e-+2H2O = NO-3+4H+。根據(jù)原子守恒和電荷守恒作答。根據(jù)原子守恒：n（NO）+n（NO2）=3 mol- 0.2 mol·L-1×10 L+0.1 mol =1.1 mol，根據(jù)電子守恒：0.1mol×1+＼[n（NO）- 0.1 mol＼]×3+n（NO2）×1=28 L/22.4 L/mol×2，解得：n（NO）=0.8 mol n（NO2）=0.3 mol，則得V（NO）∶V（NO2）=

n（NO）∶n（NO2）=0.8 mol∶0.3 mol=8∶3。

電解池原理試題的分析一般是從化合價著手，化合價升高作為陽極，化合價降低的作為陰極。平時學習及復習備考中要重視化學與社會生活問題聯(lián)系，要拓展搞活學科知識?；瘜W計算要物質的量為基本，適當關注化學學科思想（如質量守恒、電荷守恒、極端分析等）等在化學計算中的運用，這也是今后幾年電解原理的考查趨向。

（收稿日期：2017-05-23）