電解池知識點及習(xí)題答案詳解

1、2電解池及其應(yīng)用電解池是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置2.1 電解的原理2.1.1 電解池裝置構(gòu)成 陰陽兩個電極； 電解質(zhì)溶液（或熔化的電解質(zhì)）。說明:電解池兩極名稱分別叫陰極和陽極，由所連接在的外電源的那一極決定。與外接電源負(fù)極相連作為電解池的陰極，與外接電源正極相連的作為電解池的陽極。當(dāng)然若要發(fā)生電解，還要有外接直流電源設(shè)備，并構(gòu)成 閉合回路。2.1.2 電解原理分析以惰性電極電解硫酸銅溶液為例說明通電前 CuSQ = Cu 2+ + SO 42- , H 20 = H + + OH 溶液中存在由電離產(chǎn)生的兩種陽離子（Cu2+和H+）,兩種陰離子（S042-和0H）通電后 離子定向移動陽離子（C

2、u2+和H+）移向陰極，陰離子（SO2-和0H）移向陽極電極反應(yīng)陰極：由于Cu2+比H+易得電子，故 2Cu2+ + 4e- = 2Cu （發(fā)生還原反應(yīng)）陽極：由于0H比S042-易失電子，故40H 4e - = 2H 2O + 02T （發(fā)生氧化反應(yīng)）（或 2H20 4e- = 0 2 + 4H + ）溶液pH化在陽極區(qū)，由于水電離出的0H-得到電子形成02逸出，而H+仍留在溶液中，造成溶液中n（H+）n（0H-）, 使溶液顯酸性?？偦瘜W(xué)反應(yīng)方程式 2CuS04 + 2H20 = 2Cu + 0 2 T + 2H2S02.1.3 放電順序粒子在電極上得電子或失電子的過程又叫放電。陰離子失電子

3、從易到難順序：S 2- I - Br - Cl - 0H F-（或最高價含氧酸根離子）陽離子得電子從易到難順序（與金屬活動順序相反）：Ag+ Hd+Fe3+（變 Fe2+）Cu2+酸中的 H Pb+Sn2+Fe2+Zn2+H2O43 H+Al 3+Mg+NcJCa2+K說明： 上述順序為各離子濃度相近時的放電順序 電解池中電極材料分兩類，一類稱惰性電極，如石墨、鉗、金，它不參與電極反應(yīng)，僅起導(dǎo)電體作用； 另一類稱活潑電極，即除鉗、金外的常見金屬材料的電極。當(dāng)陽極為活潑電極時，在電解時它將優(yōu)先失電子而被氧 化為金屬離子“溶”入溶液，而溶液中陰離子不會發(fā)生失電子的變化。利用離子放電順序可以判斷電解

4、時電極的產(chǎn)物。2.1.4 電解規(guī)律（1）常見酸堿鹽溶液的電解規(guī)律 （惰性陽極）電解反應(yīng) 類型電解質(zhì)類型規(guī)律例PH化溶液復(fù)原法電解水含氧酸實質(zhì)電解水- H 2 +Q電解稀HS0降低加H20強(qiáng)堿溶液實質(zhì)電解水- H 2 +Q電解Na0皤液升高加Hz0活潑金屬含氧酸鹽實質(zhì)電解水- H 2 +Q電解NaS0溶液不變加H20電解質(zhì)分解無氧酸酸- H 2 +非金屬2HCl=H + Cl 2升高力口 HCl不活潑金屬無氧 酸鹽鹽 金屬+非金屬CuCl2 = Cu + Cl 2加 CuCl 2放氧生酸不活潑金屬含氧 酸鹽鹽+水- 金屬+0+酸2CuS0+2Ho = 2Cu+Q+2HS0降低加Cu0(CuC。放

5、氫生堿活潑金屬無氧酸鹽鹽+水一 H2+非金屬+堿2KCI + 2H 2。= H 2+Cl 2+2KOH升高力口 HCl(2)溶液電解pH化規(guī)律若水中OH在陽極放電生成Q,則陽極區(qū)溶液增生H+, pH降低；若水中H+在陰極放電生成Hb,則陰極區(qū)溶液增生 OH, pH升高；總反應(yīng)的結(jié)果，若溶液生成酸 ,則溶液pH降低；若生成堿，則pH升高。2.2 電解的應(yīng)用2.2.1 電鍍電鍍裝置：以鍍層金屬作陽極，鍍件掛在陰極，含鍍層金屬離子的鹽為電鍍液。電鍍特點：電鍍過程中鍍層金屬離子濃度不變。2.2.3 電解精煉(電解精煉銅為例)(1)裝置：陽極-粗銅；陰極一純銅；電解質(zhì)溶液-銅鹽溶液(如CuSO)(2)電

6、極反應(yīng)陽極：粗銅失電子放電“溶解”，Cu-2e-=Ci2+ 。粗銅中比銅活潑的金屬溶解變成陽離子進(jìn)入溶液，比銅活潑性差的金屬如Au、Ag等貴重金屬則落入陽極泥中。陰極： 溶液中Cu2+ 得電子放電，Cu2+ + 2e - = Cu 生成的Cu沉積在陰極上而得到精銅。陽極泥仁3Ac3原電池與電解池的比較項目原電池電解池反應(yīng)性質(zhì)氧化還原反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)多為非自發(fā)，但也可以是自發(fā)反 應(yīng)裝置性質(zhì)化學(xué)能轉(zhuǎn)為電能電能轉(zhuǎn)為化學(xué)能電極名稱負(fù)極和正極陰極和陽極電極反應(yīng)式負(fù)極：失電子氧化反應(yīng)陰極：得電子還原反應(yīng)正極：得電子還原反應(yīng)陽極：失電子氧化反應(yīng)離子遷移方向陽離子移向正極，陰離子移向負(fù) 極陽離子移向陰極，陰

7、離子移向陽 極3.吸氧腐蝕和析氫腐蝕的區(qū)別電化腐蝕類型吸氧腐蝕析氫腐蝕條件水膜酸性很弱或呈中性水膜酸性較強(qiáng)正極反應(yīng)Q + 4e - + 2H 2。= 4OH-2H+ + 2e -=HJ負(fù)極反應(yīng)Fe 2e-=Fe2+Fe 2e-=Fe2+腐蝕作用是主要的腐蝕類型，具有廣泛 性發(fā)生在某些局部區(qū)域內(nèi)4.電解、電離和電鍍的區(qū)別電解電離電鍍條 件受直流電作用受熱或水分子作用受直流電作用實 質(zhì)陰陽離子定向移動， 在兩極發(fā)生氧化還原陰陽離子自由移動，無 明顯的化學(xué)變化用電解的方法在金屬表面鍍上一層金屬或合 金反應(yīng)實 例電解CuCl2 = Cu + Cl 2CuCl2=Cu2+2Cl -陽極 Cu 2e- =

8、 Cu B池中 c極(Fe)電極反應(yīng)式為 2H +2e=H T(2H2O+2e=H2 +2OH)電解一段時間，鐵極附近呈檢_色。(3)若A也a極增重12.8g,則B池d極(石墨)上放出氣體在標(biāo)況下的體積為4.48L。練4-04金屬饃有廣泛的的用途。粗饃中含有少量的Fe、Zn、Cu、Pt等金屬雜質(zhì)，可電解法制備高純度原饃(已知：氧化性：Fe2+Ni2+Cu2+),下列敘述正確的是(D )A.陽極發(fā)生還原反應(yīng)，其電極反應(yīng)式是Ni 2+ + 2e - = NiB.電解過程中，陽極質(zhì)量的減少與陰極質(zhì)量的增加相等C.電解后，溶液中存在的陽離子只有Fe2+、Zn2+D.電解后，電解模底部陽極泥中中存在Cu

9、、Pt+陰極 Cu2+2e- = Cu關(guān)系光電禺后電解，電鍍是電解的應(yīng)用5.電鍍銅、精煉銅比較電鍍銅精煉銅形成條件鍍層金屬作陽極，鍍件作陰極，電 鍍液必須含有鍍層金屬的離子粗銅金屬作陽極，精銅作陰極，CuSO特液作電解液電極反應(yīng)一、.-2+陽極 Cu 2e = Cu陰極 Cu2+2e- = Cu陽極：Zn - 2e- = Zn2+ Cu - 2e- = Cu2+ 等 陰極：Cu2+ + 2e - = Cu溶液變化電鍍液的濃度小艾溶液中溶質(zhì)濃度減小練4-01把鋅片和鐵片放在盛有稀食鹽水和酚酗:試液混合溶液的玻璃皿中(如圖所示平面圖)，經(jīng)過一段時間后，首先觀察到溶液變紅的區(qū)域是( B )A I和出

10、附近B、 I和IV附近c n和出附近d、n和W附近解析判兩池：通常有外接電源的裝置是電解池，故左圖為電解池，根據(jù)右圖為兩個活性不同金屬浸在電解質(zhì)溶液中可判斷為原電池；標(biāo)電極名：左圖由外接電源極性可知I為陰極，II為陽極；右圖因Zn比Fe活潑，故III為負(fù)極，IV為正極。寫電極反應(yīng):左圖中，陽極II :金屬Fe先氧化Fe-2e =Fe2+;陰極I :水中氫放電：2H+2e=H ;現(xiàn)象及解釋：因I區(qū)OH增生，堿性，使酚酗變 紅。又右圖，正極(IV)上電極反應(yīng)：Q+4e+2HO = 4OH-(吸氧腐蝕)，該區(qū)域呈堿性使酚酗變紅，B入選。NaCl、NaO解液為電解溶4-02如圖 甲乙兩池分別以碳棒、鉗

11、條、鋁條、鎂條為電極，并用導(dǎo)線相連接，以 液，有關(guān)該裝置的描述正確的是(D )A.乙池中，Mg極的電極反應(yīng)是 Mg-2e-=Mj+B.甲池中，Pt極的電極反應(yīng)是2Cl 2e-=Cl2TC.隨著反應(yīng)的進(jìn)行.乙池中n(NaOH)保持不變D.反應(yīng)過程中，甲池中兩極附近溶液 PH( C )Fe2+Zn2+ ,所以只有Ni 2+2e=Ni ,可見，陽極質(zhì)量減少的是“溶解”下的Zn、Fe、Ni,而陰極質(zhì)量增加的只是析出的銀，兩者質(zhì)量是不相等的，故 B錯。；電解后，溶液中除留下Fe2+、Zn2+外，還有Ni 2+, C也錯。4.2 電極名稱判斷法根據(jù)兩極金屬相對活性判定原電池的電極名稱，根據(jù)X極所連接在的外

12、接電源極性 （“+”或“-”）判定電解池的電極名稱；根據(jù)電子（或電流）流向或測電極電勢高低等電學(xué)原理判斷電極名稱；此外根據(jù)X極發(fā)生氧化還是還原，移向刈吸的離子是陽離子還是陰離子人極增重還是減重，X極區(qū)PH直是升高還是降低等判定 X電極的名稱。但要注意 X極指的是在原電池還是電解池。說明：化學(xué)上規(guī)定，凡發(fā)生氧化變化的電極均為陽極，而發(fā)生還原的電極均為陰極。據(jù)此，從發(fā)生的化學(xué)變化角度看，原電池中的負(fù)極（-）又叫陽極，正極（+）又叫陰極。b極處有無色無味備選項a電極B電極x電極溶液A鋅(Zn)石墨（C）負(fù)CuSOB石墨（C）石墨（C）負(fù)NaOHC銀（Ag）鐵(Fe)正AgNOD銅（Cu）石墨（C）負(fù)

13、CuCl2練4-06 x , y分別為直流電源的兩極，通電后，發(fā)現(xiàn) a極質(zhì)量加, 氣體放出，符合此情況的是：（A ）4.3 電極反應(yīng)式寫法電解池電極反應(yīng)式寫法要領(lǐng) 陽極，首先看為何材料，若為金屬（除Au Pt外），則陽極金屬本身優(yōu)先被氧化， 此時不必考慮溶液中陰離子放電；若陽極為惰性材料，則分析溶液中陰離子及放電順序，還原性強(qiáng)者優(yōu)先在陽極失 電子發(fā)生氧化反應(yīng)。陰極，不必考慮電極為何材料，只要看溶液中有何離子及其放電順序，氧化性強(qiáng)者優(yōu)先得電子 發(fā)生被還原反應(yīng)。原電池電極反應(yīng)式寫法要領(lǐng) 負(fù)極發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，正極發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，兩電極轉(zhuǎn)移的電子 數(shù)要相等；負(fù)極和正極兩電極反應(yīng)式相加則彳#

14、到原電池的總反應(yīng)式；若溶液中OH有參與電極反應(yīng)必發(fā)生在負(fù)極。若結(jié)果H+有增加，酸性增強(qiáng)，PH條低，必在負(fù)極區(qū)；若溶液中H+有參與電極反應(yīng)必發(fā)生在正極 ；若結(jié)果OH有增加，堿性增強(qiáng)，PHFF高，必在正極區(qū)。練4-07以鉗為電極，在兩極上分別通入H2和O2 ,可組成氫氧燃燒電池。分別寫出以硫酸為電解質(zhì)和KOH；電解質(zhì)溶液中的有關(guān)電極反應(yīng)式。解析由于H2具有強(qiáng)還原性，O具有強(qiáng)氧化性，故H2為負(fù)極，Q為正極。若電解質(zhì)為H2SO電極反應(yīng)式：負(fù)極（Pt-H 2） 2H 2 4e- = 4H +正極（Pt-O 2） O 2 + 4e - + 4H+ = 2H 2O因溶液有高濃度 H,正極Q的還原產(chǎn)物只能是

15、HO,不可能為OH。若電解質(zhì)為KOH電極反應(yīng)式：負(fù)極（Pt-H 2） 2H 2 4e- + 4OH - = 4H 2。正極（Pt-O 2） O 2 + 4e - + 2H 2O = 4OH-因溶液有高濃度OH,故H2氧化產(chǎn)物H+將在負(fù)極上與OHI吉合為HO,而正極上Q的還原產(chǎn)物O2一不能在溶液中存在，而是與 H2O反應(yīng) 轉(zhuǎn)化為OH。氫氧燃燒電池總反應(yīng)方程式：2H2 + O 2 = 2H 2O練4-08將兩塊鉗片連接后插入KOH溶液中作電極，并在兩極片上分別通入甲烷和氧氣從而組成了堿性燃燒電池，試寫出有關(guān)電極反應(yīng)式，并說明溶液PHe動情況。解析負(fù)極（Pt-CH） CH4 8e-+ 10OH- =

16、 CO 32- + 7H 2O正極（Pt- O 2）： 2O2 + 8e - + 4H 2O = 8OH-電池總反應(yīng)：CH 4 + 2O 2 + 2OH - = CQ2- + 3H 2O （將兩電極反應(yīng)式相加即得總反應(yīng)式 ）聯(lián)想到甲烷的燃燒的氧化產(chǎn)物是 CO ,而在KOHBt中不可能存在CO,CO2會與KO昨用生成K2CO和H2O，因此有如上負(fù)極反應(yīng)式。可 見，電極上放電反應(yīng)后的產(chǎn)物還常可能與電解質(zhì)溶液發(fā)生離子反應(yīng)。該電池工作時，負(fù)極區(qū)由于 OH參與電極反應(yīng)而減少，故該區(qū) PH降低態(tài)勢；正極有OH生成，故該區(qū)PH升高態(tài)勢。但負(fù)極消耗的 OH 比正極生成的多，所以總的結(jié)果是溶液OH減少,PH直要

17、降低。練4-09熔融鹽燃料電池具有高的發(fā)電效率，因而受到重視，可用Li 2CO和NaCO的熔融鹽混和物作電解質(zhì)，CO為負(fù)極燃?xì)?，空氣與 CO的混和氣為正極助燃?xì)?，制得?650c下工作的燃料電池。完成有關(guān)的電池反應(yīng)式：負(fù)極反應(yīng)式：2CO+2c64e= 4CO正極反應(yīng)式：Q+2CO+4e =2CO2-總電池反應(yīng)式： 2CO+O=2CO解析從通常原電池的電解質(zhì)溶液，一下過渡到熔融鹽，不少人無法適應(yīng)。其實，我們只要從最基本的一點-燃料電池分析，其總電池反應(yīng)式應(yīng)為：2CO+O2CO,然后逆向思考，正極反應(yīng)式 =總反應(yīng)式減去負(fù)極反應(yīng)式，就可得出結(jié)果：Q2+2CO+4e =2CG2-。通過電池總反應(yīng)式寫電

18、極反應(yīng)式不失為一種簡便方法。練4-10高鐵電池是一種新型可充電電池，與普通高能電池相比，該電池能長時間保持穩(wěn)定的放電電壓。高鐵電池的總反應(yīng)為3Zn + 2K 2FeQ + 8H 2O, 以.3Zn(OH)2 + 2Fe(OH) 3 + 4KOH. .一 下列敘述不正確的是 (C)A.放電時負(fù)極反應(yīng)為：3Zn6e-+60H = 3Zn(OH) 2B.充電時陽極反應(yīng)為：2Fe(OH)36e + 10 OH = 2 FeO42 + 8H2OC.放電時每轉(zhuǎn)移3 mol電子，正極有1mol KzFeQ被氧化D.放電時正極附近溶液的堿性增強(qiáng)解析放電是原電池原理，正極反應(yīng)為 2FeO+6e+8 HO=2Fe

19、(OH)+10OH,放電時每轉(zhuǎn)移3 mol電子，正極有1mol KzFeQ被還原, 同時正極附近溶液的堿性增強(qiáng)；負(fù)極反應(yīng)3Zn6e+6OH = 3Zn(OH)2；充電是電解原理，陽極反應(yīng)為 2Fe(OH)36e+ 10 OH = 2 FeO1+ 8H2。陰極反應(yīng)為3Zn(OH)2+6e = 3Zn+6OH4.4 金屬腐蝕速率快慢比較法練4-11下列各裝置中都盛有 0.1mol/L的NaCl溶液，放置一定時間后，裝置中的四塊相同鋅片，腐蝕速度由快到 慢的正確順序是 (DA.B.C. D.解析為電解過程，Zn為陽極，優(yōu)先失電子氧化，故腐蝕速度最快；也是電解過程，但Zn為陰極，外接電源負(fù)極流出的電子有效地抑制住了 Zn失電子的可能，故腐蝕最慢；是原電池，Zn為負(fù)極，發(fā)生電化腐蝕，電化腐蝕比直接的化學(xué)腐蝕速度快；中阻斷了氧化性物質(zhì)空氣中氧與 Zn的接觸，也不易腐蝕。4.5 判斷金屬活動性順序練4-12將a、b、c、d四塊金屬片浸入稀硫酸中，用導(dǎo)線兩兩連接組成原電池。若a、b連接時a為負(fù)極；c、d連接時，電流由d到c; a、c連接時，c極上產(chǎn)生大量氣泡；b、d連接時，b上有大量氣泡產(chǎn)生。則四種金屬的活動性由 強(qiáng)到弱的順序是(B )A.