抓準色變 突破電解

文章編號：1005－6629(2008)10－0062－03中圖分類號：G632.479文獻標識碼：B

電解是在工業上應用較為廣泛的電化學方法，如氯堿工業、鋁的冶煉等。對電解原理及應用的考查，在不同年份、不同省份高考試卷上均有體現；這早已引起師生的關注，但仍有相當多的考生對電解心存畏懼。其實，對電解類考題的處理，只要抓準色變，善于分析、遷移，順利突破也不是難事。

1 歸納色變

蘇教版教材在《化學必修1》、《化學必修2》、《化學反應原理》、《實驗化學》中多次觸及飽和食鹽水的電解，用石墨棒作陽極、鐵作陰極的電解裝置(見圖1、圖2)。我們先從原理角度對與顏色變化（簡稱“色變”）有關的現象作出解釋。

色變1：對圖1而言，電解一段時間后，關閉電源，打開U形管兩端的橡皮塞，分別向溶液中滴加1~2滴酚酞溶液，出現現象：在陰極（與外接直流電源的負極相連的電極，即鐵棒）區溶液顯紅色。解釋：在陰極上，由水電離出的H+得到電子被還原，放出氫氣。電極反應式為：2H++2e-=H2↑或2H2O+2e-=2OH-+H2↑，在陰極區里Na+與OH-組成NaOH，溶液呈堿性，酚酞試液在堿性環境中顯紅色。

色變2：對圖2而言，電解一段時間后，出現現象：碘化鉀淀粉溶液顯藍色。解釋：碳棒與外接直流電源的正極相連，在電解裝置中作陽極。在陽極上，Cl-失去電子被氧化，放出氯氣，電極反應式為：2Cl--2e-=Cl2↑；產生的氯氣通入碘化鉀淀粉溶液中，Cl2+2I-=I2+2Cl-，淀粉遇碘變藍色。

色變是電解類考題最常見的信息，是實施整體突破的切入口。色變還可根據考題內容的變化有其他的情形，如用石墨電極電解飽和KI溶液時，陽極區溶液由無色逐漸向棕黃色變化；若向電解后的溶液中滴加少量CCl4溶液，經振蕩靜置，可觀察到溶液分層，下層呈紫紅色的現象；若用銅作陽極，則在陽極附近因銅放電有Cu2+產生，溶液呈藍色等。

2 突破示例

例1：［2007上海，16］某學生設計了一個“黑筆寫紅字”的趣味實驗，如圖3。濾紙先用氯化鈉、無色酚酞的混合液浸濕，然后平鋪在一塊鉑片上，接通電源后，用鉛筆在濾紙上寫字，會出現紅色字跡。據此，下列敘述正確的是()

A.鉛筆端作陽極，發生還原反應

B.鉑片端作陽極，發生氧化反應

C.鉛筆端有少量的氯氣產生

D.a點是負極，b點是正極

解析：鉑、碳都是惰性電極。濾紙已用無色酚酞的混合液浸濕，“黑筆寫紅字”說明在筆端發生了反應2H2O+2e-=2OH-+H2↑，使溶液顯堿性。根據色變1原理可知：鉛筆處發生還原反應，作陰極、而非陽極，A錯；有氫氣產生、而非氯氣，C錯；a點與鉛筆相連，a是電源的負極，D錯；鉑片與電源正極b點相連，作陽極，發生氧化反應，B正確。

例2：［2004全國理綜II，28］在玻璃圓筒中盛有兩種無色的互不相溶的中性液體。上層液體中插入兩根石墨電極，圓筒內還放有一根下端彎成環狀的玻璃攪棒，可以上下攪動液體，裝置如圖4。接通電源，陽極周圍的液體呈現棕色，且顏色由淺變深，陰極上有氣泡生成。停止停電，取出電極，用攪棒上下劇烈攪動。靜置后液體又分成上下兩層，下層液體呈紫紅色，上層液體幾乎無色。根據上述實驗回答（設置的問題有刪減）：

（1）陰極上的電極反應式為________。

（2）陽極上的電極反應式為________。

（3）攪拌后兩層液體顏色發生變化的原因是________。

解析：使用惰性電極電解溶液時，陰極發生還原反應，溶液中能得電子變成氣體的只有H+，所以陰極上的電極反應式為：2H++2e-=H2↑；陽極上離子按I-、Br-、Cl-、OH-的順序失電子，抓住題目色變信息：“無色→棕色（由淺變深）→紫紅色”，可知是I-失去電子生成I2，電極反應式為：2I--2e-=I2。兩種無色的互不相溶的中性液體，一為水，另一為密度比水大的有機溶劑（如CCl4或CHCl3），產生的I2被有機溶劑萃取，絕大部分I2由水轉移到有機溶劑中，導致攪拌后液體的顏色發生了由水層呈深棕色到有機層呈紫紅色的變化。

3 鞏固訓練

技能的養成，不是“聽、看、賞析”就能解決的；是在處理一定數量習題的運用中，不斷地消化、融合、提升而獲得的。請大家實際分析下列試題：

練1：［據2005北京理綜，27（3）改編］裝置如圖5所示，兩玻璃管中盛滿滴有酚酞的NaCl飽和溶液，C(I)、C(II)為多孔石墨電極。接通S1后，C(I)附近溶液變紅，兩玻璃管中有氣體生成。一段時間后（兩玻璃管中液面未脫離電極），斷開S1，接通S2，電流表的指針發生偏轉。此時：C(II)的電極名稱是____，C(I)的電極反應式是___。

點撥：接通S1、斷開S2時為電解裝置，在直流電源正負電極未明確的情況下，抓C(I)附近溶液變紅信息，結合電解飽和食鹽水規律，知C(I)附近溶液溶液呈堿性，液面上方收集到的氣體是H2。接通S2、斷開S1時為氫氯堿性燃料電池裝置，還原性氣體H2在C(I)區，所以C(II)的電極名稱為正極，要注意C(I)的電極反應式書寫為 H2-2e-=2H+是不妥當的，不要忽略在C(I)附近溶液呈堿性，正確的書寫應為H2+2OH-+2e-=2H2O。

練2：［2007重慶，11］按圖6所示進行實驗。下列敘述正確的是（ ）

A.Y為陰極，發生還原反應

B.X為正極，發生氧化反應

C.Y與濾紙接觸處有氧氣生成

D.X與濾紙接觸處變紅

點撥：裝置分為兩部分，易判斷左半部分為原電池；Zn作負極，失電子。右半部分為電解池，電極Y（Cu）接受流入的電子作陰極，發生還原反應，A正確；X（Cu）發生氧化反應，但是作陽極，B錯誤。X上電極反應為Cu-2e-=Cu2+，X與濾紙接觸處因有Cu2+生成變藍，D錯誤。在Y上是溶液中的陽離子放電，因為H+的放電能力強于Na+，所以電極反應為2H++2e-=H2↑， C錯誤；由于H+的放電，打破Y極區附近H2O的電離平衡， 使c(OH-)＞c(H+)，溶液呈堿性，致使出現色變：Y與濾紙接觸處變紅。

練3：CuI是不溶于水的白色固體，它可以由反應2Cu2++4I-=2CuI↓+I2而得到。現以石墨為陰極，以Cu為陽極電解KI溶液，通電前向電解液中滴加少量酚酞和淀粉溶液。電解開始不久，陰極區溶液呈紅色，而陽極區溶液呈藍色。下列對陽極區溶液呈藍色的解釋正確的是（）

A. 2I--2e-=I2 碘遇淀粉變藍

B. Cu-2e-=Cu2+Cu2+顯藍色

C. 2Cu+4I--4e-=2CuI↓+I2碘遇淀粉變藍

D. 4OH--4e-=2H2O+O2↑O2將I-氧化為I2，碘遇淀粉變藍

評析：讀題不仔細的同學，會被題中“淀粉、KI”所蒙蔽，想當然認為陽極上I-放電生成I2，碘遇淀粉變藍而誤選A。陽極材料是Cu，為活性電極，本身要放電產生Cu2+，這也極易誘導部分學生誤選B。只要注意到題中信息，自然就會將Cu-2e-=Cu2+與2Cu2++4I-=2CuI↓+I2合并，而選出正確答案C。至于錯選D項的同學，不能不說有豐富的想象力，但欠缺獲得成功的“非智力因素”——審題能力，怎么就沒意識到陽極是活性金屬呢？客觀地講，沒能正確判定I-與OH-放電順序，也表明基礎知識存有缺陷。所有這些都警醒我們：在處理電解類習題時，面對“色變”信息，只有抓得準、用得好，才能獲得成功！

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