陳秀梅

電解原理是電化學(xué)重要知識(shí)之一，與氧化還原反應(yīng)原理、元素及其化合物、電解質(zhì)溶液（熔融鹽等）、化學(xué)反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)化等緊密聯(lián)系，也是在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用、環(huán)保、資源的重復(fù)利用等中應(yīng)用的重要化學(xué)原理。在考查中與新型電解原理示意圖、物質(zhì)轉(zhuǎn)化圖表、實(shí)驗(yàn)圖形與數(shù)據(jù)等相結(jié)合，考查學(xué)生對(duì)圖示信息的提取和分析能力、根據(jù)實(shí)驗(yàn)事實(shí)得出正確結(jié)論的能力、應(yīng)用化學(xué)基本原理和方法對(duì)實(shí)際問題的綜合探究能力，重視對(duì)學(xué)生信息素養(yǎng)的提升，也引導(dǎo)中學(xué)化學(xué)教學(xué)重視對(duì)化學(xué)基本原理的理解和應(yīng)用。

一、電解原理知識(shí)回顧

1.電解：在電流通過電解質(zhì)溶液（熔融電解質(zhì)）在陰陽(yáng)兩極引起氧化還原反應(yīng)的過程。

2.電解池的基本情況

（1）構(gòu)成：直流電源、兩電極、電解質(zhì)溶液（熔融電解質(zhì)）和閉合回路。

（2）能量轉(zhuǎn)化形式：電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。

（3）電極與電極反應(yīng)：

與直流電源的正極相連的是陽(yáng)極，失去電子，化合價(jià)升高，發(fā)生氧化反應(yīng)；

與直流電源的負(fù)極相連的是陰極，得到電子，化合價(jià)降低，發(fā)生還原反應(yīng)。

（4）溶液中陰、陽(yáng)離子的移動(dòng)方向：陽(yáng)離子移向陰極；陰離子移向陽(yáng)極。

（5）電子流向：直流電源的負(fù)極→電解池的陰極（得電子）；在電解質(zhì)溶液中，靠陰、陽(yáng)離子發(fā)生定向移動(dòng)而導(dǎo)電；電解池的陽(yáng)極（失電子）→直流電源的正極。

（6）電解質(zhì)導(dǎo)電的過程實(shí)質(zhì)就是電解的過程。

3.電極反應(yīng)規(guī)律

（1）陽(yáng)極反應(yīng)（與電極材料有關(guān)）

①若為活潑電極（除金、鉑以外的金屬電極）：金屬失去電子生成金屬離子；

②若為惰性電極（石墨、鉑）：陰離子放電，常用陰離子的放電順序?yàn)椋?/p>

含氧酸根

（2）陰極反應(yīng)（與電極材料無(wú)關(guān)）：陽(yáng)離子放電，常見陽(yáng)離子的放電順序?yàn)椋?/p>

Na+

4.電解原理的應(yīng)用

（1）電解飽和食鹽水

（2）電解精練銅

（3）電鍍

（4）金屬的腐蝕和防護(hù)

（5）電解原理“拓展”應(yīng)用，如治污、環(huán)保等。

二、考點(diǎn)例析

例1 （2017屆江蘇省中華中學(xué)等六校聯(lián)考，節(jié)選）無(wú)機(jī)和有機(jī)氰化物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛，尤其是冶金工業(yè)常用氰化物，含氰廢水的處理顯得尤為重要。含氰廢水中的氰化物常以

[Fe（CN）6]3-和CN-的形式存在，工業(yè)上有多種廢水處理方法。用如圖1所示裝置處理含CN-廢水時(shí)，控制溶液pH為9～10并加入NaCl，一定條件下電解，陽(yáng)極產(chǎn)生的ClO-將CN-氧化為無(wú)害物質(zhì)而除去。鐵電極為（填“陰極”或“陽(yáng)極”），陽(yáng)極產(chǎn)生ClO-的電極反應(yīng)為，陽(yáng)極產(chǎn)生的ClO-將CN-氧化為無(wú)害物質(zhì)而除去的離子方程式為。

解題分析 本題以電解法治理含CN-廢水為載體考查了電極的判斷、電極方程式和離子方程式的書寫、電解原理及其應(yīng)用等知識(shí)，考查了學(xué)生獲取題中信息及圖示信息的能力。由題意加入NaCl、陽(yáng)極產(chǎn)生的ClO-將CN-氧化為無(wú)害物質(zhì)而除去，若鐵為陽(yáng)極，則鐵化合價(jià)升高，會(huì)失去電子生成Fe2+，而不會(huì)生成ClO-，則可判斷鐵電極應(yīng)作陰極，石墨電極作陽(yáng)極，由溶液中Cl-失去電子，化合價(jià)升高生成ClO-；此電解控制溶液pH為9～10為堿性，則可寫出陽(yáng)極產(chǎn)生ClO-的電極反應(yīng)為：Cl-+2OH--2e-ClO-+H2O；陽(yáng)極產(chǎn)生的ClO-在堿性條件下將CN-氧化為無(wú)害物質(zhì)而除去，則Cl轉(zhuǎn)化成Cl-，環(huán)境是堿性環(huán)境，C轉(zhuǎn)化成CO2-3，N轉(zhuǎn)化成N2，可初步寫出ClO-+CN-CO2-3+N2↑+Cl-，然后根據(jù)化合價(jià)升降總數(shù)相等進(jìn)行配平得5ClO-+2CN-2CO2-3+N2↑+5Cl-，再利用電荷守恒和原子守恒寫出缺少的微粒并配平，因此所需要寫的離子反應(yīng)方程式為：5ClO-+2CN-+2OH-2CO2-3+N2↑+5Cl-+H2O。

例2 （2016屆蘇中三市二模，節(jié)選）電解法處理含氮氧化物廢氣，可回收硝酸，具有較高的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益。實(shí)驗(yàn)室模擬電解法吸收NOx的裝置如圖2所示（圖中電極均為石墨電極）。

（1）若用NO2氣體進(jìn)行模擬電解法吸收實(shí)驗(yàn)。

①寫出電解時(shí)NO2發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式：。

②若有標(biāo)準(zhǔn)狀況下2.24 LNO2被吸收，通過陽(yáng)離子交換膜（只允許陽(yáng)離子通過）的H+為mol。

（2）某小組在右室裝有10 L 0.2 mol·L-1硝酸，用含NO和NO2（不考慮NO2轉(zhuǎn)化為N2O4）的廢氣進(jìn)行模擬電解法吸收實(shí)驗(yàn)。電解過程中，有部分NO轉(zhuǎn)化為HNO2。實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，測(cè)得右室溶液中含3 molHNO3、0.1 mol HNO2，同時(shí)左室收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下28 L H2。計(jì)算原氣體中NO和NO2的體積比（假設(shè)尾氣中不含氮氧化物，寫出計(jì)算過程）。

解題分析 本題以電解法處理含氮氧化物廢氣，可回收硝酸為載體設(shè)計(jì)考題，主要考查了學(xué)生對(duì)電解原理的理解及其應(yīng)用、化學(xué)計(jì)算等。

（1）①分析通過裝置知該電解裝置左室為電解池的陰極，電極反應(yīng)式為2H2O + 2e-H2↑ +2OH-，右室為電解池的陽(yáng)極，電解池的陽(yáng)極電極反應(yīng)式有：NO2-e-+H2ONO-3+2H+、NO-e-+H2OHNO2+H+ 、NO-3e-+2H2ONO-3+4H+。則可得符合題意要求NO2氣體發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式為NO2-e-+

H2ONO-3+2H+。②根據(jù)陰、陽(yáng)兩極的電極反應(yīng)式知若有標(biāo)準(zhǔn)狀況下2.24 L NO2被吸收，轉(zhuǎn)移電子0.1 mol，陰極區(qū)生成的氫氧根為0.1 mol，為維持電荷守恒通過陽(yáng)離子交換膜的H+為0.1 mol。

（2）①根據(jù)公式c=1000ρω%M計(jì)算出濃硝酸的物質(zhì)的量濃度為1000×1.4 g·mL-1×63%÷63 g·mol-1=14 mol·L-1。由稀釋公式

c1V1=c2V2計(jì)算所需濃硝酸的體積為10 L ×0.2 mol·L-1/14 mol·L-1=0.1429 L=142.9 mL；②根據(jù)題意知電解池的陰極電極反應(yīng)式為2H2O+2e-H2↑+2OH-，電解池的陽(yáng)極電極反應(yīng)式有：NO2-e-+H2O = NO-3+2H+、NO-e-+H2O=HNO2+H+ 、NO-3e-+2H2O = NO-3+4H+。根據(jù)原子守恒和電荷守恒作答。根據(jù)原子守恒：n（NO）+n（NO2）=3 mol- 0.2 mol·L-1×10 L+0.1 mol =1.1 mol，根據(jù)電子守恒：0.1mol×1+＼[n（NO）- 0.1 mol＼]×3+n（NO2）×1=28 L/22.4 L/mol×2，解得：n（NO）=0.8 mol n（NO2）=0.3 mol，則得V（NO）∶V（NO2）=

n（NO）∶n（NO2）=0.8 mol∶0.3 mol=8∶3。

電解池原理試題的分析一般是從化合價(jià)著手，化合價(jià)升高作為陽(yáng)極，化合價(jià)降低的作為陰極。平時(shí)學(xué)習(xí)及復(fù)習(xí)備考中要重視化學(xué)與社會(huì)生活問題聯(lián)系，要拓展搞活學(xué)科知識(shí)。化學(xué)計(jì)算要物質(zhì)的量為基本，適當(dāng)關(guān)注化學(xué)學(xué)科思想（如質(zhì)量守恒、電荷守恒、極端分析等）等在化學(xué)計(jì)算中的運(yùn)用，這也是今后幾年電解原理的考查趨向。

（收稿日期：2017-05-23）