高考題巧解
——組合工藝的電解除廢

王曉雯

(山東省煙臺第二中學 264000)

高考命題中，電解池是考試熱點.該題型可塑性強，選擇和填空都可以考察，而且能結合最新科研技術成果，最大限度的體現(xiàn)化學與生活的有效結合.而面對新穎的題目情境，很多考生思路無法理清.結合近幾年高考真題，從解題思路上對電解池中一類特殊組合典型題型進行剖析，有利于幫助學生進行化學學科的科學建模，將復雜難解的化學工藝轉化成淺顯易懂的反應原理.

一、答題思考模型

自2012年起，高考電解池的典型題型中出現(xiàn)了一種將電解用于污水廢液中的廢物處理的題目.而此類題目的答題是有鮮明技巧的，因為題目情境中涉及到的化工的原理總共分兩步，第一步是通過電解方法把污水廢液中的某些離子變成其他離子(具有特殊性能的新離子)或者將活性電極材料變成相應離子，使其進入溶液中，完成第一步反應原料的獲取，第二步是利用第一步得到的原料離子結合廢液中需要被去除的離子通過氧化還原反應加以轉化.最 終達到去除污水廢液中的物質的目的.下面來結合近幾年典型高考題來分析，以供大家參考.

二、典型例題分析

最后Cr3+以Cr(OH)3形式除去.

A.陽極反應為Fe-2e-=Fe2+

B.電解過程中溶液pH不會變化

C.過程中有Fe(OH)3沉淀生成

A.鐵作陽極，為活性電極失電子，發(fā)生氧化反應生成亞鐵離子，陽極反應為Fe-2e-=Fe2+.

B.處理過程中消耗H+，溶液的酸性減弱，溶液pH增大，故B錯誤；視為選項.

C.陰極發(fā)生還原反應，溶液中的H+得到電子減少，同時生成OH-，有Fe(OH)3沉淀生成.

例2 (2012年重慶)人工腎臟可用間接電化學方法除去代謝產物中的尿素 [CO(NH2)2]，原理如圖1所示.

圖1

(1)電源的負極為 ________ (填“A”或“B”).

(2)陽極室中發(fā)生的反應依次為 ______ 、 ______ .

(3)電解結束后，陰極室溶液的pH與電解前相比將 ________ ；若兩極共收集到氣體13.44L(標準狀況)，則除去的尿素為 ________ g(忽略氣體的溶解).

解析右側陰極(連電源負極)，6H2O+6e-=6OH-+3H2↑(或6H++6e-=3H2↑) ，左側陽極(連電源正極)，反應為6Cl--6e-=3Cl2↑，溶液中的尿素和生成的氯氣反應而被去除，反應為

達到了電解產物除尿素的組合工藝效果.陰、陽極產生的OH-、H+的數(shù)目相等，陽極室中產生的H+通過質子交換膜進入陰極室與OH-恰好反應生成水，電解前后陰極室溶液pH不變.計算轉移6 mol e-時，陰極產生3 mol H2，陽極產生1 mol N2和1 mol CO2，故電解收集到的13.44 L氣體中V(N2)=V(CO2)=13.44L/5=2.688 L，n(N2)=n(CO2)=2.688/22.4 mol=0.12 mol.根據(jù)化學方程式知生成0.12 mol N2所消耗的CO(NH2)2的物質的量為0.12 mol，其質量為：0.12 mol×60 g·mol-1=7.2 g.

三、答題建模情況

結合以上兩道真題的解析思路，不難看出，拋開新穎的題干背景，題目的創(chuàng)設目的很簡單，就是借助氧化還原反應處理無用廢物.可以通過一個框圖如圖2所示，簡單的建立化學思維模型.

圖2

從出題角度看組合工藝的電解除廢題目有很多重要的意義，不僅結合了現(xiàn)有的科學技術，還兼顧了中學生化學知識的本位思想.希望通過以上的解題建模過程，能讓師生對于高考題巧解有更新的認識.

參考文獻：

[1]肖宏偉.淺析化學工藝流程題的價值導向和答題策略[J].中學化學教學參考，2017(Z1):60-62.