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关键词 电化学 解题方法
电化学一直是高考热点,江苏省每年高考必出现:选择题中必有一题,在非选择题中多以综合题形式出现。近几年出现一种新的考查方式,即根据已知信息,判断和书写有关电极反应式,和我们平时所见的电极反应式不同:比如电解池中阴离子放电顺序I->Br->Cl->OH-,含氧酸根离子在电极反应中一般不参与,而2009年江苏卷突破常规,考查了含氧酸根离子放电的问题。
例1:以氯化钾和钛白厂的副产品硫酸亚铁为原料生产硫酸钾、过二硫酸铵和氧化铁红颜料,原料的综合利用率较高。其主要流程如下:
(1)反应I前需在FeSO4溶液中加入 (填字母),以除去溶液中的Fe3+。
A锌粉 B铁屑
CKI溶液DH2
(2)反应I需控制反应温度低于35℃,其目的是 。
(3)工业生产上常在反应Ⅲ的过程中加入一定量的醇类溶剂,其目的是 。
(4)反应Ⅳ常被用于电解生产(NH4)2S2O8(过二硫酸铵)。电解时均用惰性电极,阳极发生的电极反应可表示为 。
解析:前面几问我们不做讨论,重点分析第四小题,根据图示知:(NH4)2SO4+H2O→(NH4)2S2O8+H2,H2应在阴极产生,所以阳极发生的变化为:SO42-→S2O82-,很简单,可以很快写出电极反应式2SO42--2e-=S2O82-,解决此题也水到渠成,很少考生在考试时对此题存在疑问。但考试后,仔细分析,这道题和我们常规的电化学试题有所出入。前面说过对于电解池,我们一般不讨论含氧酸根离子的放电问题。
从本题考查知识角度可以看出,复习基础知识,我们不仅要注重课本知识,同时还要跳出课本,联系生产实际。
例2:(扬州中学2010届高三上学期期中考试题)科学家PTatapudi等人首先使用在空气中电解水(酸性条件下)的方法,在阳极制得臭氧,阴极制得过氧化氢。电解总方程式为:
3H2O+3O2电解3H2O2+O3,下列说法正确的是( )
A阴极反应:3O2+6H2O+6e-=3H2O2+6OH-
B阳极反应:3H2O-6e-=O3+6H+
C每生成标准状况下224L O3转移电子数为3mol
D电解一段时间后,溶液pH不变
解析:本题非常新颖,变式于2009年浙江省高中化学竞赛试题。学生拿到试题感觉无从下手:电极反应比较特殊,和常见的电极反应好像都不一样,化合价变化好像只在氧元素。照这类题一般解题方法:先分析前后元素化合价变化,H2O中氧元素化合价为-2价,O2中氧元素为0价,H2O2中氧元素为-1价,O3中氧元素为0价。根据价态归中原理,H2O→H2O2,O2→H2O2,O2→O3,从而得到电极反应式:阳极6H2O-6e-3H2O2+6H+,阴极6O2+6e-+6H+3H2O2+2O3,和题干信息不符,题中信息为阳极制得臭氧,阴极制得过氧化氢,说明用一般思路解决本题不正确,需重新分析。逐个分析四个选项:A选项,题干中所给介质为酸性溶液,所以电极反应式的产物中不可能出现OH-离子,故错误;B选项,符合阳极反应规律,失电子,产物为臭氧,元素守恒、电荷守恒,故B选项正确;C选项,因为B选项正确,故将数据代入即可说明错误;D选项电解一段时间后,溶液中水的质量减少,而氢离子反应前后没有损失,故氢离子浓度增加,溶液pH下降。
在写电极反应式时,须特别注意介质对电极反应式的影响。判断方法为:电极反应中加入的离子或物质、生成的离子或物质是否与介质反应,如不反应,则反应式正确;如反应,则反应式错误。
不过此题对O3中O的化合价,不同层次有不同看法,高中阶段一般把O元素视作0价,但事实上在O3分子中,O原子采取杂化sp2,顶端O原子除与另外两个O原子生成两个δ键外,还有一对孤电子对,另外两个O原子分别各有两对孤电子对,因此臭氧中3个氧原子的化合价分别是一个+2/3,两个-1/3。如果学生知道,这道题很好解决,但高中学生没有大学知识做铺垫。所以解决这类问题还得从常规出发,先审题,从基本概念、基本理论入手,不要被题目表象所迷惑。找出题中有用信息,利用排除法解题。
综上,对于有关电化学新信息和题型,还要从基础知识出发,熟悉各种工业流程、辨析各种原理,充分运用电子得失守恒、电荷守恒、质量守恒,分析和解决问题。遇见新题型、新考查方式,不慌张,从容不迫,迎难而上。
作者简介:江相成,一级教师,执教于江苏省马坝高级中学,发表文章多篇。
责任编辑 任占华
电化学一直是高考热点,江苏省每年高考必出现:选择题中必有一题,在非选择题中多以综合题形式出现。近几年出现一种新的考查方式,即根据已知信息,判断和书写有关电极反应式,和我们平时所见的电极反应式不同:比如电解池中阴离子放电顺序I->Br->Cl->OH-,含氧酸根离子在电极反应中一般不参与,而2009年江苏卷突破常规,考查了含氧酸根离子放电的问题。
例1:以氯化钾和钛白厂的副产品硫酸亚铁为原料生产硫酸钾、过二硫酸铵和氧化铁红颜料,原料的综合利用率较高。其主要流程如下:
(1)反应I前需在FeSO4溶液中加入 (填字母),以除去溶液中的Fe3+。
A锌粉 B铁屑
CKI溶液DH2
(2)反应I需控制反应温度低于35℃,其目的是 。
(3)工业生产上常在反应Ⅲ的过程中加入一定量的醇类溶剂,其目的是 。
(4)反应Ⅳ常被用于电解生产(NH4)2S2O8(过二硫酸铵)。电解时均用惰性电极,阳极发生的电极反应可表示为 。
解析:前面几问我们不做讨论,重点分析第四小题,根据图示知:(NH4)2SO4+H2O→(NH4)2S2O8+H2,H2应在阴极产生,所以阳极发生的变化为:SO42-→S2O82-,很简单,可以很快写出电极反应式2SO42--2e-=S2O82-,解决此题也水到渠成,很少考生在考试时对此题存在疑问。但考试后,仔细分析,这道题和我们常规的电化学试题有所出入。前面说过对于电解池,我们一般不讨论含氧酸根离子的放电问题。
从本题考查知识角度可以看出,复习基础知识,我们不仅要注重课本知识,同时还要跳出课本,联系生产实际。
例2:(扬州中学2010届高三上学期期中考试题)科学家PTatapudi等人首先使用在空气中电解水(酸性条件下)的方法,在阳极制得臭氧,阴极制得过氧化氢。电解总方程式为:
3H2O+3O2电解3H2O2+O3,下列说法正确的是( )
A阴极反应:3O2+6H2O+6e-=3H2O2+6OH-
B阳极反应:3H2O-6e-=O3+6H+
C每生成标准状况下224L O3转移电子数为3mol
D电解一段时间后,溶液pH不变
解析:本题非常新颖,变式于2009年浙江省高中化学竞赛试题。学生拿到试题感觉无从下手:电极反应比较特殊,和常见的电极反应好像都不一样,化合价变化好像只在氧元素。照这类题一般解题方法:先分析前后元素化合价变化,H2O中氧元素化合价为-2价,O2中氧元素为0价,H2O2中氧元素为-1价,O3中氧元素为0价。根据价态归中原理,H2O→H2O2,O2→H2O2,O2→O3,从而得到电极反应式:阳极6H2O-6e-3H2O2+6H+,阴极6O2+6e-+6H+3H2O2+2O3,和题干信息不符,题中信息为阳极制得臭氧,阴极制得过氧化氢,说明用一般思路解决本题不正确,需重新分析。逐个分析四个选项:A选项,题干中所给介质为酸性溶液,所以电极反应式的产物中不可能出现OH-离子,故错误;B选项,符合阳极反应规律,失电子,产物为臭氧,元素守恒、电荷守恒,故B选项正确;C选项,因为B选项正确,故将数据代入即可说明错误;D选项电解一段时间后,溶液中水的质量减少,而氢离子反应前后没有损失,故氢离子浓度增加,溶液pH下降。
在写电极反应式时,须特别注意介质对电极反应式的影响。判断方法为:电极反应中加入的离子或物质、生成的离子或物质是否与介质反应,如不反应,则反应式正确;如反应,则反应式错误。
不过此题对O3中O的化合价,不同层次有不同看法,高中阶段一般把O元素视作0价,但事实上在O3分子中,O原子采取杂化sp2,顶端O原子除与另外两个O原子生成两个δ键外,还有一对孤电子对,另外两个O原子分别各有两对孤电子对,因此臭氧中3个氧原子的化合价分别是一个+2/3,两个-1/3。如果学生知道,这道题很好解决,但高中学生没有大学知识做铺垫。所以解决这类问题还得从常规出发,先审题,从基本概念、基本理论入手,不要被题目表象所迷惑。找出题中有用信息,利用排除法解题。
综上,对于有关电化学新信息和题型,还要从基础知识出发,熟悉各种工业流程、辨析各种原理,充分运用电子得失守恒、电荷守恒、质量守恒,分析和解决问题。遇见新题型、新考查方式,不慌张,从容不迫,迎难而上。
作者简介:江相成,一级教师,执教于江苏省马坝高级中学,发表文章多篇。
责任编辑 任占华