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专题八电解池类选择题解题方法策略
考试方向
电化学类试题是高考的必考点,在多数省市的选择题中考查,少数以化学反应原理在大题中考查。通查考查电极反应方程式的书写、电子电流以及离子的流动方向的判断、有关电子转移数目、产物的量和电极增减量等的相关计算。电解池类试题通常结合原电池综合考查,着重分析几个池型的区别、电解的基本规律、电解相关计算等。
经典题例析
【例题1】【2015福建卷】某模拟人工树叶”电化学实验装置如右图所示,该装置能将H2O和CO2转化为O2和燃料(C3H8O)。下列说法正确的是()
A.该装置将化学能转化为光能和电能
B.该装置工作时,H+从b极区向a极区迁移
C.每生成1molO2,有44gCO2被还原
D.a电极的反应为:3CO2+16H+-18e-=C3H8O+4H2O
【答案】B
生还原反应,电极的反应式为:3CO2+18H++18e-=C3H8O+5H2O,错误。
【考点定位】考查电解池反应原理的应用的知识。
【名师点睛】电化学理论是化学学习的重要理论,特别是在科技迅速发展,人均能耗不断增加,能源日趋紧张的今天,了解电化学理论,实现能量的转化,减少对环境的污染和保护,都是非常必要的。电化学知识包括原电池和电解池,首先要确定装置是原电池还是电解池。确定方法是观察图示是否有电源,若有就是电解池,否则就是原电池。电解池工作时,阳极发生氧化反应,阴极发生还原反应。结合电解质溶液的酸碱性书写电极反应式、总反应方程式,并根据电性作用原理:同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引确定电解质溶液中离子移动的方向。原电池工作时,活动性强的电极为负极,发生氧化反应,活动性弱的电极为正极,正极上发生还原反应。要掌握电化学反应原理,利用好图示及题干提供的信息,是本题解决的关键。
【例题2】【2015四川卷】用右图所示装置除去含CN-、Cl-废水中的CN-时,控制溶液PH为9~10,阳极产生的ClO-将CN-氧化为两种无污染的气体,下列说法不正确的是()
A.用石墨作阳极,铁作阴极
B.阳极的电极反应式为:Cl-+2OH--2e-=ClO-+H2O
C.阴极的电极反应式为:2H2O+2e-=H2↑+2OH-
D.除去CN-的反应:2CN-+5ClO-+2H+=N2↑+2CO2↑+5Cl-+H2O
【答案】D
【考点定位】电化学基础知识
【名师点睛】原电池原理和电解池原理都是建立在氧化还原和电解质溶液基础上,借助氧化还原反应实现化学能与电能的相互转化,是高考命题重点,题目主要以选择题为主,主要围绕工作原理、电极反应的书写与判断、新型电池的开发与应用等进行命题。电化学的命题除在继续加强基本知识考查的基础上,更加注重了试题题材的生活化、实用化、情景化,同时也加强了不同知识间的相互渗透与融合,这与新课标所倡导的提高国民科学素养与探究、创新、灵活解决实际问题的能力极为相符,相信今后的电化学命题将会有更新颖的形式与题材出现。
解题方法与策略
1、电解池电极反应式的书写
书写电解反应方程式的一般步骤:以写出用石墨作电极电解CuSO4溶液的电极反应式及总的电解方程式为例。
第一步:明确溶液中存在哪些离子。阳离子:Cu2+、H+;阴离子:OH-、SO42-。
第二步:判断阴阳两极附近离子种类及离子放电顺序。阴极:Cu2+>H+,阳极:OH->SOeq\o\al(2-,4)。
第三步:写电极反应式和总的电解方程式。阴极:2Cu2++4e-=2Cu;阳极:2H2O-4e-=O2↑+4H+。
根据得失电子数相等,两极反应式相加得总的电解方程式:2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4。
2、惰性电极电解酸、碱、盐溶液的规律
电解质(水溶液)
被电解
的物质
电极产物
电解质溶液pH的变化
溶液pH变
化的原因
阳极
阴极
强碱(如NaOH)
水
O2
H2
增大
水减少,碱的
浓度增大
无氧酸(如HCl)
除HF外
酸
非金属单质
(如Cl2)
H2
增大
酸的浓度降低
活泼金属的无氧酸盐(如NaCl)
水和盐
非金属单质
(如Cl2)
H2
增大
H+放电,c(OH-)>c(H+)
含氧酸(如H2SO4)
水
O2
H2
减小
水减少,酸的浓度增大
不活泼金属的含氧酸盐(如CuSO4)
水和盐
O2
金属单质(如Cu)
减小
OH-放电,c(H+)>c(OH-)
不活泼金属的无氧酸盐(如CuCl2)
盐
非金属单质
(如Cl2)
金属单质(如Cu)
基本不变
水的电离平衡
基本上未变
活泼金属的含氧酸盐(如KNO3)
水
O2
H2
不变
水减少,但其
电离平衡未变
3、一般解题方法
判池型
判池型
找电极
写反应
原电池
正、负极
负极:氧化反应
正极:还原反
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