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化學備考學案

31種解題方法讓你考試無憂（24）

電解原理

電解池既能與學科內知識交叉，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，內裝Na₂SO₃(aq)，通以直流電，惰性電極上發生化學反應。

(1)陰極上的反應為：                     ；

(2)陽極上的反應為：                     。

●案例探究

[例題]某學生試圖用電解法根據電極上析出物質的質量來驗證阿伏加德羅常數值，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電極上發生反應的離子方程式____________，G試管中淀粉KI溶液變化的現象為____________，相應的離子方程式是____________。

(3)為精確測定電極上析出銅的質量，所必需的實驗步驟的先后順序是____________。

①稱量電解前電極質量 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)發生如下反應：

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電極上應產生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中產生Cl₂，Cl₂進入G中與KI反應，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：

N(e^－)=

其物質的量為：

n(e^－)=

而電子個數與Cu的關系為：

Cu^2＋＋2e^－====Cu

根據生成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，可應用電解原理解決該類問題。

3.電解與電學相聯系，電子與電流的關系為：

n(e^－)=

●殲滅難點訓練

1.(★★★)下列關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的相對原子質量，則阿伏加德羅常數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，發現濕潤的淀粉KI試紙的C端變為藍色。則：

圖24―2

(1)A中發生反應的化學方程式為__________________。

(2)在B中觀察到的現象是________、________、________。

(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發生，經測定電解后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)

據下列衍變關系回答問題：