高考题巧解——组合工艺的电解除废

王晓雯

(山东省烟台第二中学 264000)

高考命题中，电解池是考试热点.该题型可塑性强，选择和填空都可以考察，而且能结合最新科研技术成果，最大限度的体现化学与生活的有效结合.而面对新颖的题目情境，很多考生思路无法理清.结合近几年高考真题，从解题思路上对电解池中一类特殊组合典型题型进行剖析，有利于帮助学生进行化学学科的科学建模，将复杂难解的化学工艺转化成浅显易懂的反应原理.

一、答题思考模型

自2012年起，高考电解池的典型题型中出现了一种将电解用于污水废液中的废物处理的题目.而此类题目的答题是有鲜明技巧的，因为题目情境中涉及到的化工的原理总共分两步，第一步是通过电解方法把污水废液中的某些离子变成其他离子(具有特殊性能的新离子)或者将活性电极材料变成相应离子，使其进入溶液中，完成第一步反应原料的获取，第二步是利用第一步得到的原料离子结合废液中需要被去除的离子通过氧化还原反应加以转化.最 终达到去除污水废液中的物质的目的.下面来结合近几年典型高考题来分析，以供大家参考.

二、典型例题分析

最后Cr3+以Cr(OH)3形式除去.

A.阳极反应为Fe-2e-=Fe2+

B.电解过程中溶液pH不会变化

C.过程中有Fe(OH)3沉淀生成

A.铁作阳极，为活性电极失电子，发生氧化反应生成亚铁离子，阳极反应为Fe-2e-=Fe2+.

B.处理过程中消耗H+，溶液的酸性减弱，溶液pH增大，故B错误；视为选项.

C.阴极发生还原反应，溶液中的H+得到电子减少，同时生成OH-，有Fe(OH)3沉淀生成.

例2 (2012年重庆)人工肾脏可用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素 [CO(NH2)2]，原理如图1所示.

图1

(1)电源的负极为 ________ (填“A”或“B”).

(2)阳极室中发生的反应依次为 ______ 、 ______ .

(3)电解结束后，阴极室溶液的pH与电解前相比将 ________ ；若两极共收集到气体13.44L(标准状况)，则除去的尿素为 ________ g(忽略气体的溶解).

解析右侧阴极(连电源负极)，6H2O+6e-=6OH-+3H2↑(或6H++6e-=3H2↑) ，左侧阳极(连电源正极)，反应为6Cl--6e-=3Cl2↑，溶液中的尿素和生成的氯气反应而被去除，反应为

达到了电解产物除尿素的组合工艺效果.阴、阳极产生的OH-、H+的数目相等，阳极室中产生的H+通过质子交换膜进入阴极室与OH-恰好反应生成水，电解前后阴极室溶液pH不变.计算转移6 mol e-时，阴极产生3 mol H2，阳极产生1 mol N2和1 mol CO2，故电解收集到的13.44 L气体中V(N2)=V(CO2)=13.44L/5=2.688 L，n(N2)=n(CO2)=2.688/22.4 mol=0.12 mol.根据化学方程式知生成0.12 mol N2所消耗的CO(NH2)2的物质的量为0.12 mol，其质量为：0.12 mol×60 g·mol-1=7.2 g.

三、答题建模情况

结合以上两道真题的解析思路，不难看出，抛开新颖的题干背景，题目的创设目的很简单，就是借助氧化还原反应处理无用废物.可以通过一个框图如图2所示，简单的建立化学思维模型.

图2

从出题角度看组合工艺的电解除废题目有很多重要的意义，不仅结合了现有的科学技术，还兼顾了中学生化学知识的本位思想.希望通过以上的解题建模过程，能让师生对于高考题巧解有更新的认识.

参考文献：

[1]肖宏伟.浅析化学工艺流程题的价值导向和答题策略[J].中学化学教学参考，2017(Z1):60-62.