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：N_A=____________。

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)：

Cu^2＋＋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：

Cu^2＋＋2e^－====Cu

根據(jù)生成Cu m g得：

 =×

N_A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)N_A=mol^－1

●錦囊妙計

1.電解時，要注意陰離子的放電順序：

S^2－＞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S^2－。

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，M_r表示Ag的相對原子質(zhì)量，則阿伏加德羅常數(shù)N_A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：