高考化学电解原理及其应用试题管窥

发表于《理科考试研究》

高考化学电解原理及其应用试题管窥

电解原理及其应用是高中化学重要内容，也是历年高考化学重点考查的知识点之一。高考化学试题中对于电解原理及其应用的考查角度多种多样且方式灵活多变，特别是近几年高考化学试题中对该知识点的考查体现出“水平立意，注重双基，学以致用”的特点。

一、电解规律的应用

电解规律的应用包括电极判断、电极反应式的书写、电解产物的判断及溶液pH的变化等。

【例1】（02春季12）通以相等的电量，分别电解等浓度的硝酸银和硝酸亚汞（亚汞的化合价为＋1价）溶液，若被还原的硝酸银和硝酸亚汞的物质的量之比n（硝酸银）：（硝酸亚汞）＝2：1，则下列表述准确的是（）

A、在两个阴极上得到的银和汞的物质的量之比n（Ag）：n（Hg）＝2：1

B、在量阳极上得到的产物的物质的量不相等

C、硝酸亚汞的化学式为HgNO3

D、硝酸亚汞的化学式为Hg2(NO3)2

解析：本题通过电解相同浓度的硝酸银和硝酸亚汞，判断两个阴极和两个阳极上产物的物质的量是否相等，并分析硝酸亚汞的化学式。因Ag+和Hg+都是一价，当通电量相等时，析出的银和汞的物质的量必然相等；由题意知：若析出2molAg，则被还原的AgNO3为2mol，被还原的硝酸亚汞为1mol，所以，1mol 硝酸亚汞必含2molHg，化学式为Hg2(NO3)2；根据电解酸碱盐的规律，电解硝酸银和硝酸亚汞阳极上的产物都是O2，因为电量相等，产生的O2也相等。本题答案为D。

【例2】（04上海13）下图中能验证氯化钠溶液（含酚酞）电解产物的装置是（）

解析：本题给出电解饱和食盐水四个装置，考查学生对电解饱和食盐水原理的理解、产物的判断和检验及装置的辨认水平，同时也考查学生对所学知识的迁移水平。由电解原理可知，电解饱和食盐水时阳极（电子流出的一端）发生氧化

反应：2Cl－－2e ＝Cl2↑,可用淀粉KI溶液来检验产生的Cl2,阴极（电子流入的一端）发生还原反应：2H＋＋ 2e ＝ H

2

↑，因为该极因H+放电而使溶液中C （OH-）增大，酚酞试液变红，结合四个装置图分析，符合要求的为D。

二、相关电解原理的计算

【例3】（03江苏16）用惰性电极实现电解，下列说法准确的是

A 电解稀硫酸溶液，实质上是电解水，故溶液p H不变

B 电解稀氢氧化钠溶液，要消耗OH－，故溶液pH减小

C 电解硫酸钠溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1：2

D 电解氯化铜溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1：1

解析：本题主要考查学生对电解酸碱盐（惰性电极）的理解，电解过程中溶液的pH变化及阴阳两极产物量的计算。选项A中电解稀硫酸实质上是电解水，溶液浓度增大，C(H+)增大，溶液pH减小；选项B电解NaOH溶液实质上也是电解水，溶液浓度增大，但pH变化与稀硫酸相反，pH升高；选项C电解硫酸钠溶液实质上也是电解水，阴阳两极上产生的气体分别是H2和O2，据电子守恒H2和O2的物质的量之比为2：1。选项D电解CuCl2溶液实质是自身电解，阴阳两极产生的Cu和Cl2的物质的量之比为1：1。选项D符合题意。

【例4】（96全国21）实验室用铅蓄电池作电源电解饱和食盐水制取氯气，已知铅蓄电池放电时发生如下反应：负极：Pb + SO42-＝PbSO4 + 2e,正极：PbO2 + 4H+ +SO42- + 2e = PbSO4 + 2H2O,今若制得Cl20.050摩，这时电池内消耗的H2SO4的物质的量至少是( )。

(A)0.025摩(B)0.050摩(C)0.10摩(D)0.20摩

解析：本题考查学生对于原电池和电解池工作原理的理解及电子守恒的具体使用。根据铅蓄电池正负极反应写出总反应式：PbO2 + Pb +2H2SO4 = 2PbSO4 + 2H2O，从总反应式可知，有2H2SO4∽ 2e关系；再从电解饱和食盐水阳极反应2Cl－－2e = Cl2↑得出如下关系：Cl2 ∽ 2e。由此能够看出铅蓄电池中消耗的

硫酸和电解饱和食盐水阳极产生的Cl

2的关系式为2H

2

SO

4

∽ Cl

2

,要制得

Cl

20.050mol,需要消耗铅蓄电池内H

2

SO

4

0.1mol。

三、电解原理与实际应用相结合

【例3】（02上海16）某学生想制作一种家用环保型消毒液发生

器，用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液，通电时，为使Cl2被完

全吸收，制得有较强杀菌水平的消毒液，设计了如图的装置，

则对电源电极名称和消毒液的主要成分判断准确的是

A a为正极，b为负极；NaClO和NaCl

B a为负极，b为正极；NaClO和NaCl

C a为阳极，b为阴极；HClO和NaCl

D a为阴极，b为阳极；HClO和NaCl

解析：本题以电解原理知识为载体、以生活常识为素材构建化学试题，不但能考查考生对周围事物的观察水平，而且还能够考查考生使用所学知识解决实际问题的水平。电解饱和食盐水是高中化学的一个重要知识和实验，对于该知识点学生并不陌生，该题要求考生理解电解原理和装置，掌握电解饱和食盐水的反应原理和Cl2的重要化学性质，同时要求考生能把化学知识与实际应用相结合，达

到学以致用的目的。

电解饱和食盐水阳极产生Cl2、阴极产生H2，同时阴极区产生NaOH，要使阳极产生的Cl2与NaOH溶液反应，生成有消毒杀菌的NaClO，则要求产生Cl2的阳极在装置的下端，故b应是电源的正极，消毒液的主要成分是NaClO和NaCl，答案为选项B。

四、化工生产中电解原理的应用

【例5】（98上海31）氯碱厂电解饱和食盐水制取NaOH的工艺流程示意图如下：

依据上图，完成下列填空：

（1）在电解过程中，与电源正极相连的电极上所发生反应的化学方程式为，与电源负极相连的电极附近，溶液pH值（选填：不变、升高或下降）

（2）工业食盐含Ca2+、Mg2+等杂质。精制过程发生反应的离子方程式为，

（3）如果粗盐中SO42-含量较高，必须添加钡式剂除去SO42－，该钡试剂能够是（选填a、b、c，多选扣分）

a Ba(OH)2

b Ba(NO3)2 C BaCl2

(4)为有效除去Ca2+、Mg2+、SO42-，加入试剂的合理顺序为（选填a，b，c多选扣分）

a 先加NaOH，后加Na2CO3，再加钡试剂

b 先加NaOH，后加钡试剂，再加Na2CO3

c 先加钡试剂，后加NaOH，再加Na2CO3

（5）脱盐工序中利用NaOH和NaCl在溶解度上的差异，通过、冷却、（填写操作名称）除去NaCl。

（6）在隔膜法电解食盐水时，电解槽分隔为阳极区和阴极区，防止Cl2与NaOH 反应；采用无隔膜电解冷的食盐水时，Cl2与NaOH充分接触，产物仅是NaClO 和H2，相对应的化学方程式为。

解析：电解原理及其应用与社会、工业生产、日常生活等各个方面有着广泛联系，所以将学科知识与生产实际相结合，充分体现出化学与社会密不可分的关系，也是新课程理念下高考化学命题的方向之一。

（1）与电源正极相连的是电解池的阳极，溶液中的Cl－在阳极发生氧化反应，2Cl－－2e = Cl2↑,与电源负极相连的是电解池的阴极，溶液中的H+在该极发

↑，造成阴极附近C(OH-)增大，溶液pH升高。

生还原反应2H＋＋ 2e ＝ H

2

（2）如何除去Ca2+和Mg2+，由题中流程图可知，该步加了NaOH、NaCO3溶液，根据Ca2+和Mg2+的特性，加NaOH是与Mg2+生成Mg(OH)2沉淀，加Na2CO3是