现结合近几年高考试题谈一谈,以供大家参考 一、电解池中的阳离子可能在阳极放电 例1:(201428)用FeCl3酸性溶液脱除H2S后的废液,通过控制电压电解得以再生。某同学使用石墨电极,在不同电压(x)下电解pH=1的0.1mol/L的FeCl2溶液,研究废液再生机理。记录如表1所示(a、b、c代表电压数值): 表1 实验记录 [序号\&压/V\&阳极现象\&检验阳极产物\&I\&x≥a\&电极附近出现黄色,有气泡产生\&有Fe3+、有Cl2\&II\&a>x≥b\&电极附近出现黄色,无气泡产生\&有Fe3+、无Cl2\&III\&b>x>0\&无明显变化\&无Fe3+、无Cl2\&] (1)用KSCN检验出Fe3+的现象是____________ (2)I中,Fe3+产生的原因可能是Cl―在阳极放电,生成的Cl2将Fe2+氧化。写出有关反应:___________ (3)由II推测,Fe3+产生的原因还可能是Fe2+在阳极放电,原因是Fe2+具有_________性(4)II中虽未检验出Cl2,但Cl―在阳极是否放电仍需进一步验证。电解pH=1的NaCl溶液做对照实验,记录如表2所示: 表2 实验记录 [序号\&压/V\&阳极现象\&检验阳极产物\&IV\&a>x≥c\&无明显变化\&有Cl2\&V\&c>x≥b\&无明显变化\&无Cl2\&] ①NaCl的浓度是_________mol/L ②IV中检测Cl2的实验方法_______ ③与II对比,得出的结论(写出两点): _______________,___________________ 解析:(1)在电解池中,氯离子在阳极放电:2Cl--2e-=Cl2↑,生成的Cl2能够与溶液中的Fe2+发生氧化还原反应:Cl2+2Fe2+2Cl-+2Fe3+ (2)阳极产物没有氯气,二价铁离子具有还原性,也可能是二价铁离子失电子变为三价铁离子,体现了其还原性 (3)①根据对照试验,则需要Cl-浓度等于原FeCl2溶液中Cl-的浓度:0.1mol/L×2=0.2mol/L;②用湿润的淀粉碘化钾试纸来检验有无氯气,若试纸变蓝,说明有氯气生成;③与Ⅱ对比,电压较大时有Cl2产生,说明电压较大时Cl-放电;电压较小时没有Cl2产生,说明在电压较小的时候,Cl-没有放电,即Fe2+放电变为Fe3+,故放电顺序:Fe2+>Cl- 答案:(1)溶液变红 (2)2Cl―-2e―=Cl2↑ Cl2+2Fe2+=2Cl―+2Fe3+ (3)还原 (4)①0.2 ②取少量阳极附近的溶液,滴在淀粉KI试纸上,试纸变蓝 ③通过控制电压,证实了产生Fe3+的两种原因都成立;通过控制电压,验证了Fe2+先于Cl-放电 说明:(1)阳离子可以在阳极放电,因为部分阳离子具有还原性(失电子),所以这也合情合理。而且我们早就知道还原性:I->Fe2+>Br->Cl- (2)电解池中阴阳极放电情况受电压的影响,这一点也符合工业实际 又如:2014年全国II卷理综第27题考查了Pb2+在阳极放电:Pb2++2H2O-2e―=PbO2↓+4H+;2013年福建理综第23题和2013年天津理综第9题均考查了Fe2+在阳极放电:Fe2+-e-=Fe3+ 二、电解池中的阴离子可能在阴极放电 例2:(201430节选)离子液体是一种室温熔融盐,为非水体系,由有机阳离子、Al2Cl7―和AlCl4―组成的离子液体作电解液时,可在钢制品上电镀铝 (1)钢制品应接电源的__________极,已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应,阴极电极反应式为______________。若改用AlCl3水溶液作电解液,则阴极产物为______________ 解析:(1)在钢制品上电镀铝时,即钢制品为镀件,电镀时作为阴极(与电源的负极相连);在电镀时,阴极生成Al单质,所以电极反应为4Al2Cl7―+3e-=Al+7AlCl4―;电镀时若用AlCl3水溶液作为电解液,则由水电离出的H+在阴极放电生成H2 答案:(1)负4Al2Cl7―+3e-=Al+7AlCl4― H2 说明:在非水体系中,(Al2Cl7―阴离子)在阴极放电,而在水溶液中H+在阴极放电。可见,电解池中阴阳极放电情况与电解液的性质有关。 又如:2013年山东理综第28题和2013年重庆理综第29题均考查了NO3-在阴极放电:NO3-+e-+2H+=NO2↑+H2O;2NO3-+6H2O+10e-=N2↑+12OH- 三、电解池中的含氧酸根离子可能在阳极放电 例3:(201225节选)直接排放含SO2的烟气会形成酸雨,危害环境。利用钠碱循环法可脱除烟气中的SO2 (2)在钠碱循环法中,Na2SO3溶液作为吸收液,可由NaOH溶液吸收SO2制得,该反应的离子方程式是_________________________________ (3)吸收液吸收SO2的过程中,pH随n(SO)∶n(HSO)的变化关系如表3所示: 表3 实验记录 [n(SO32-)∶n(HSO3-)\&91∶9\&1∶1\&9∶91\&pH\&8.2\&7.2\&6.2\&] (4)当吸收液的pH降至约为6时,需送至电解槽再生。再生示意图如图1所示: 图1 电解示意图 HSO3-在阳极放电的电极反应式是__________ 当阴极室中溶液pH升至8以上时,吸收液再生并循环利用。简述再生原理:___________ 解析:由图示可知,HSO3-在阳极失去电子生成SO42-,根据化合价变化、质量守恒和电荷守恒定律写出电极反应式 答案:(2)SO2+2OH-=SO32-+H2O (4)阳极:HSO3--2e-+H2O=SO42-+3H+ H+在阴极得电子生成H2,溶液中的c(H+)降低,促使HSO3-电离生成SO32-,且Na+进入阴极室,当PH>8时,由表中的数据可知:SO32-和HSO3-混合溶液中SO32-的物质的量分数已经超过了90%,可继续吸收SO2,故吸收液得以再生 说明:一般来说,电解时阳离子向阴极移动、阴离子向阳极移动,OH-比含氧酸根离子容易放电,但有些含氧酸根离子还原性较强,容易失去电子,如HSO3-、SO32-、MnO42-等含氧酸根离子比OH-更容易失去电子,故含氧酸根离子可以参与阳极放电 又如:2014届广东省揭阳市高三4月第二次模拟理综第31题考查了 MnO42-放电:MnO42--e-=MnO4- 四、电解池中的气体分子可能在阴阳极放电 例4:(201426节选)NH3经一系列反应可以得到HNO3,如图2所示 图2 转化示意图 (4)IV中,电解NO制备NH4NO3,其工作原理如图3所示,为使电解产物全部转化为NH4NO3,需补充物质A,A是________,说明理由:______________ 图3 电解示意图 解析:(4)根据工作原理装置图,可以确定阳极为NO失去电子转变为NO3-,阴极NO得到电子转变为NH,电极反应式为: 阳极:NO-3e-+2H2ONO3-+4H+ 阴极:NO+5e-+6H+NH4++H2O 然后根据得失电子守恒,硝酸根离子物质的量比铵根离子物质的量多,所以需要向溶液中加入的物质为NH3 答案:(4)NH3 根据反应8NO+7H2O[电解]4NH4NO3+2HNO3,电解产生的HNO3多 说明:NO既有氧化性,又有还原性,所以能得电子,也能失电子,完全符合氧化还原反应的规律 又如2011年江苏高考化学第20题也考查了尿素分子在阳极放电的情况: CO(NH2)2+8OH--6e-=CO32-+N2↑+6H2O 五、结语 在电解池中,离子的放电先后顺序是个较为复杂的问题,它与电极材料、离子浓度、溶液的酸碱性、离子的氧化性或还原性强弱以及离子的移动速率、电压等因素均有密切的关系。中学阶段一般我们主要以离子的氧化性或还原性强弱作为判据,强者优先。但老师要不断学习,更新知识,不要将错误的知识传授给学生(如:电解池中阳极都是阴离子失电子,阴极都是阳离子得电子等)。虽然化学中普遍存在着一般规律,但往往也存在着特殊规律,所以化学教师切忌将所有问题绝对化,否则要出错。同时,这也不利于创新型人才的培养。对学生而言,做题时也不能形成思维定势,要灵活处理,尤其是在掌握了基本规律的基础上要做到具体问题具体分析,理解题意,尊重题意。关注化学反应的本质,从物质的性质去分析可能发生的反应,这样才不会出错,才能做好每年高考试题中的新题 [参考文献] [1]周业虹.创新命题思路 打破思维定式[J].中学化学教学参考,2014(7).