高三化學攻關(guān)三十六法之――電解原理
電解池既能與學科內(nèi)知識交叉,也可在學科間形成知識交叉,因而其題相對較難。
●難點磁場
請試做下列題目,然后自我界定學習本篇是否需要。
有一電解池,電極為惰性電極,內(nèi)裝Na2SO3(aq),通以直流電,惰性電極上發(fā)生化學反應(yīng)。
(1)陰極上的反應(yīng)為: ;
(2)陽極上的反應(yīng)為: 。
●案例探究
[例題]某學生試圖用電解法根據(jù)電極上析出物質(zhì)的質(zhì)量來驗證阿伏加德羅常數(shù)值,其實驗方案的要點為:
①用直流電電解氯化銅溶液,所用儀器如圖24―1。
②強度為I A,通電時間為t s后,精確測得某電極上析出的銅的質(zhì)量為m g。
圖24―1
試回答:
(1)這些儀器的正確連接順序為(用圖中標注儀器接線柱的英文字母表示,下同)
E接____________,C接____________,____________接F。
實驗線路中的電流方向為________→_______→________→C→________→________
(2)寫出B電極上發(fā)生反應(yīng)的離子方程式____________,G試管中淀粉KI溶液變化的現(xiàn)象為____________,相應(yīng)的離子方程式是____________。
(3)為精確測定電極上析出銅的質(zhì)量,所必需的實驗步驟的先后順序是____________。
①稱量電解前電極質(zhì)量 ②刮下電解后電極上的銅并清洗 ③用蒸餾水清洗電解后電極 ④低溫烘干電極后稱量 ⑤低溫烘干刮下的銅后稱量 ⑥再次低溫烘干后稱量至恒重
(4)已知電子的電量為1.6×10-19 C。試列出阿伏加德羅常數(shù)的計算表達式:NA=____________。
命題意圖:考查學生對電解原理的理解及完成電解實驗的能力。
知識依托:電解原理。
錯解分析:電解CuCl2(aq)發(fā)生如下反應(yīng):
Cu2++2Cl-Cu+Cl2↑
Cl2有毒,須作處理,裝置中G,作用即此,如果不注意觀察,忽略了或猜不透G的作用,就會得出錯誤的答案。不能排除②⑤干擾,也會得出錯誤答案。
解題思路:(1)B電極上應(yīng)產(chǎn)生Cl2:
2Cl--2e-====Cl2↑
B極上流出電子,電子進入直流電源的正極,即F極,由此可得儀器連接順序及電流方向。
(2)B中產(chǎn)生Cl2,Cl2進入G中與KI反應(yīng),有I2生成,I2使淀粉變藍色。
(3)鍍在A電極上的Cu是沒必要刮下的,也無法刮干凈,還能將A電極材料刮下,故②⑤兩步須排除在外。
(4)由電學知識,可求電量Q:
Q=I A×t s=It C
由此可求出通過的電子個數(shù):
N(e-)=
其物質(zhì)的量為:
n(e-)=
而電子個數(shù)與Cu的關(guān)系為:
Cu2++2e-====Cu
根據(jù)生成Cu m g得:
=×
NA可求。
答案:(1)D A B F B A D E
(2)2Cl--2e-====Cl2↑ 變藍色 Cl2+2I-====2Cl-+I2↓
(3)①③④⑥
(4)NA=mol-1
●錦囊妙計
1.電解時,要注意陰離子的放電順序:
S2->I->Br->Cl->低價含氧酸根>OH->高價含氧酸根>F-
若用比Ag活潑的金屬作電極進行電解時,金屬陰極被保護,金屬陽極被腐蝕,即其放電能力大于S2-。
2.電鍍和電解精煉都屬于電解,可應(yīng)用電解原理解決該類問題。
3.電解與電學相聯(lián)系,電子與電流的關(guān)系為:
n(e-)=
●殲滅難點訓練
1.(★★★)下列關(guān)于銅電極的敘述正確的是( )
A.銅鋅原電池中銅是正極
B.用電解法精煉粗銅時粗銅作陰極
C.在鍍件上電鍍銅時可用金屬銅作陽極
D.電解稀H2SO4制取H2、O2時銅作陽極
2.(★★★★)用Pt電極電解AgF(aq),電流強度為a A,通電時間為t min,陰極增重m g,陽極上生成標準狀況下的純凈氣體V L,以q C表示一個電子的電量,Mr表示Ag的相對原子質(zhì)量,則阿伏加德羅常數(shù)NA可表示為( )
A.mol-1 B.mol-1
C. D.以上答案都不對
3.(★★★★)用圖24―2所示的裝置進行電解。通電一會兒,發(fā)現(xiàn)濕潤的淀粉KI試紙的C端變?yōu)樗{色。則:
圖24―2
(1)A中發(fā)生反應(yīng)的化學方程式為__________________。
(2)在B中觀察到的現(xiàn)象是________、________、________。
(3)室溫下,若從電解開始到時間t s,A、B裝置中共收集到標準狀況下的氣體0.168 L,若電解過程中無其他副反應(yīng)發(fā)生,經(jīng)測定電解后A中溶液體積恰為1000 mL,則A溶液的pH為______。
4.(★★★★★)將羧酸的堿金屬鹽電解可得烴類化合物。例如:
2CH3COOK+H2OCH3―CH3↑+2CO2↑+H2↑+2KOH
(陽) (陽) (陰) (陰)
據(jù)下列衍變關(guān)系回答問題:
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