《电解池》典题解析

1、PAGE9电解池典例解析【例1】把锌片和铁片放在盛有稀食盐水和酚酞试液混合溶液的玻璃皿中（如图所示平面图），经过一段时间后，首先观察到溶液变红的区域是（）A、和附近B、和附近C、和附近D、和附近解析：此题将电解知识与原电池知识揉和在一起。要解决此问题，必须要从概念、模型、电极名称、电极反应式等方面去区分，这些知识都弄清楚了，才能顺利解答此题，达到“在应用中理解、在理解中应用”的效果。左图为电解池，Fe为阳极，阳极反应为：Fe-2e-=Fe2；Zn为阴极，阴极反应为：2H2e-=H2，因此区域cOH-变大，碱性增强使酚酞变红；右图为原电池，Fe为正极，正极反应式为：2H2OO24e-=4OH-，

2、因此区域cOH-变大，碱性增强使酚酞变红。答案：B点评：对比是深化理解的“良药”，是化学学习的一种重要学科方法。可以将有联系或易混淆的知识放在一起比较，如电解知识与原电池知识、电解池与电镀池等；也可以将形似而质异或形异而质似的习题放在一起比较分析，以此来加深对知识的理解。【例2】用g与溶液中通过电子的物质的量nmol的关系见图示。则离子的氧化能力由大到小排列正确的是（）A、Cu2X3HB、HX3Cu2C、X3HCu2D、Cu2HX3解析：有些学生没认真分析，就将X3与Fe3联系起来，选择C答案。这其实是简单记忆阳离子放电顺序导致定势思维造成的结果。本题的解题信息在图象中：一通电就有固体析出，且

3、通过电子后，再没有固体析出了，说明是Cu2放电的结果。X3不放电，故答案应为D。答案：D点评：上例充分说明理解的重要性，也强调记忆的灵活性。理解是记忆的前提，记忆是理解的归宿。将记住的东西置于知识出现的背景中，并与具体问题结合起来进行处理，掌握学过的知识才能事半功倍。【例3】在25时，将2个铜电极插入到一定的Na2SO4饱和溶液中，通直流电电解并不断搅拌，当阴极上收集到amol的气体的同时，溶液中析出了bmol的结晶水合物Na2SO410H2O，若保持温度不变，则所剩溶液中溶质的质量分数是解析：考试说明要求：理解电解原理，理解溶液中溶质的质量分数的概念。通电电解发生的电极反应：阳极为Cu-2e

4、Cu2，阴极为2H2eH2通电电解时总的化学反应方程式为：Cu2H2O=CuOH2H2阴极逸出amolH2，水被电解了2amol，根据溶解度知识，不难求出答案为C。答案：C电解点评：如果将题中的铜电极换作铂电极，只改一个字，其电解的总方程式即为：2H2O=2H2O2电解阴极逸出amolH2，水被电解了amol，其答案为D。可见因一字之差“铜”与“铂”，答案各异。由此再次强调提高审题的准确性是多么地必要。【例4】通以相等的电量，分别电解等浓度的硝酸银和硝酸亚汞（亚汞的化合价为1价）溶液，若被还原的硝酸银和硝酸亚汞的物质的量之比n（硝酸银）:n（硝酸亚汞）=2:1，则下列表述正确的是（）A、在两个

5、阴极上得到的银和汞的物质的量之比n（Ag）:n（Hg）=2:1B、在两个阳极上得到的产物的物质的量不相等C、硝酸亚汞的分子式为HgNO3D、硝酸亚汞的分子式为Hg2NO32解析：通以相等的电量即是通过相同的电子数，银和亚汞都是1价，因此，得到的单质银和汞的物质的量也应相等；又因电解的n（硝酸银）:n（硝酸亚汞）=2:1，硝酸银的化学式为AgNO3，故硝酸亚汞的化学式不可能为HgNO3，只能为Hg2NO32。所以，正确选项为D。答案：D点评：有关电解的计算：通常是求电解后某产物的质量、物质的量、气体的体积、某元素的化合价以及溶液的pH、物质的量浓度等。运用电子守恒原理解答较好。【例5】某学生想制

6、作一种家用环保型消毒液发生器，用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液，通电时，为使Cl2被完全吸收，制得有较强杀菌能力的消毒液，设计了如图的装置，则对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是（）A、a为正极，b为负极；NaClO和NaClB、a为负极，b为正极；NaClO和NaClC、a为阳极，b为阴极；HClO和NaClD、a为阴极，b为阳极；HClO和NaCl解析：用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液发生的反应是：2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2，副反应为：2NaOHCl2=NaClNaClOH2O，则可推知使Cl2被完全吸收制得有较强杀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。电解过程中阴极产生H2，结合图示，消毒液发生器的液体上部空间充满的是H2，故电源a极是负极，b为正极。所以答案为B。答案：B点评：考查综合运用原电池、电解池原理、氯碱工业原理和Cl2化学性质等，解决社会生活中问题的能力，同时，也考查学生理解，分析数据获取新信息能力。【例6】电解食盐溶液的氯碱生产技术，已由传统的隔膜法变革为离子膜法高新技术。这种技术进步，如下表所示：表1产品液碱质量比较项目离子膜法隔膜法隔膜法NaOH%35（已有50%的报道）101230NaCl%14164Na2CO3%（一般不计量）1表2能耗与蒸汽用量比较（以NaOH质量分数为50作比较基准）项目

8、离子膜法隔膜法电解用电度/吨21602600蒸汽用电度/吨80700蒸量用电度/吨隔膜法和离子膜法新技术中所用的膜有本质区别。前者是有条件地阻止阴、阳极电解产物相混合的多孔石棉隔膜。后者由阳离子交换树脂（几类氟碳树脂）组成，树脂的高分子骨架上接有能电离出H而可与Na等阳离子交换的离子交换基团SO3H、COOH，所以是一类厚度虽仅，但一般只允许溶液中的阳离子在膜中通过，更不能自由通过气体或液体的阳离子交换膜。试从自然科学、生产技术与社会发展的综合角度，系统简答下列相关问题。（1）在所给离子膜法电解食盐溶液示意图中的括号内，填写开始电解时进入电解槽用作电解液的液体A、B的组成名称，以及电解产出气体

9、C、D的化学式，并简述其通过电解液的循环电解，直接生产纯浓液碱的电化学原理。离子膜法电解槽的极间距，由于膜在电极间的结构紧凑而远小于隔膜法电解槽，这将如何影响能耗（2）传统隔膜法的阴极电解碱液，它所含NaOH的质量分数，为什么只能控制得低些（3）试对比评价本离子膜法科技进步的经济、社会效益。解析：（1）在直流电场中的阳离子交换膜，只能让阳离子透过、迁移进入阴极室，而不容阴极室里的阴离子透过、迁移进入阳极室。这种选择性的透过作用，使精制饱和食盐水在阳极室中经循环电解，通过Cl的阳极氧化和Na的迁移入阴极室而变为淡盐水；使淡碱液或纯水在阴极室中经循环电解，通过H2O（H）的阴极还原，积累OH和Na

10、而变为纯烧碱浓溶液。电解槽的极间距变短，两极间的溶液电阻就减小，可相应降低电解电压而节省电能。（2）传统的隔膜法使用的石棉隔膜，并无离子膜所有阻止OH向阳极迁移的功能。当稍为提高阴极碱液的浓度时，将明显增大OH向阳极的迁移量，必首先由于Cl2和OH的反应而相应显著降低该电解生产的电流效率。（3）离子膜法生产与传统的隔膜法相反，无需再为电解碱液脱盐（尽量回收NaCl）浓缩；经济效益高，生产效率高，产品烧碱纯且浓，能耗低、蒸汽省。隔膜法生产中，更因制作、使用石棉隔膜，必发生硅酸盐纤维（粉尘）污染环境的问题，有使部分操作工人患肺癌职业病的危险。可见，以电化学科学原理为核心，通过为其所开发的离子膜法电解生产的跨学科高新技术，优化了资源、能源的利用，变污染环境的生产为“清洁生产”，更有其适应可持续发展需要的高社会效益。答案：（1）A为饱和食盐溶液，B为淡碱液或纯水，C为Cl2，D为H