電解池知識點及習題

1、2 電解池及其應用電解池是將電能轉化為化學能的裝置2.1 電解的原理2.1.1 電解池裝置構成 陰陽兩個電極; 電解質溶液（或熔化的電解質）。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。當然若要發(fā)生電解，還要有外接直流電源設備，并構成閉合回路。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 CuSO4 = Cu2+ + SO42- , H2O = H+ + OH- 溶液中存在由電離產生的兩種陽離子(Cu2+ 和 H+),兩種陰離子(SO42- 和 OH-) 通電后 離子定向移動

2、 陽離子(Cu2+ 和 H+)移向陰極, 陰離子(SO42- 和 OH-)移向陽極 電極反應 陰極: 由于Cu2+ 比 H+  易得電子，故 2Cu2+ + 4e- = 2Cu (發(fā)生還原反應) 陽極: 由于OH- 比 SO42-易失電子，故 4OH - 4e- = 2H2O + O2 (發(fā)生氧化反應) （或 2H2O 4e- = O2 + 4H+ ） 溶液pH變化 在陽極區(qū)，由于水電離出的 OH- 得到電子形成 O2逸出，而 H+ 仍留在溶液中，造成溶液中n(H+)>n(OH-),使溶液顯酸性。 總化學反應方程式 2CuSO4 + 2H2O = 2Cu + O2 + 2H2S

3、O4 2.1.3 放電順序粒子在電極上得電子或失電子的過程又叫放電。陰離子失電子從易到難順序： S2- > I- > Br - > Cl- > OH- > 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+>Hg2+>Fe3+(變Fe2+)>Cu2+>酸中的H+>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H2O中H+>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>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

4、石墨、鉑、金，它不參與電極反應，僅起導電體作用；另一類稱活潑電極，即除鉑、金外的常見金屬材料的電極。當陽極為活潑電極時，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時電極的產物。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)電解反應類型電解質類型規(guī) 律 例PH變化溶液復原法電解水含氧酸實質電解水- > H2 + O2 電解稀H2SO4 降低加 H2O強堿溶液實質電解水- > H2 + O2電解NaOH溶液 升高加 H2O活潑金屬含氧酸鹽實質電解水- > H2 + O2 電解Na2SO

5、4溶液 不變加 H2O電解質分解無氧酸酸-> H2 + 非金屬2HCl=H2 + Cl2升高加 HCl不活潑金屬無氧酸鹽鹽- > 金屬 + 非金屬CuCl2 = Cu + Cl2-加 CuCl2放氧生酸不活潑金屬含氧酸鹽鹽+ 水-> 金屬+O2+酸2CuSO4 +2H2O = 2Cu+O2+2H2SO4 降低加 CuO（CuCO3）放氫生堿活潑金屬無氧酸鹽鹽+水-> H2 +非金屬+堿2KCl + 2H2O = H2+Cl2+2KOH升高加 HCl (2) 溶液電解pH變化規(guī)律若水中OH-在陽極放電生成O2,則陽極區(qū)溶液增生H+，pH 降低;若水中H+在陰極放電生成H2

6、,則陰極區(qū)溶液增生OH-，pH 升高;總反應的結果，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；陰極純銅；電解質溶液-銅鹽溶液(如CuSO4)（2）電極反應 陽極： 粗銅失電子放電“溶解”，Cu-2e-=Cu2+ 。粗銅中比銅活潑的金屬溶解變成陽離子進入溶液，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+ + 2

7、e- = Cu 生成的 Cu 沉積在陰極上而得到精銅。 3 原電池與電解池的比較項 目 原 電 池 電 解 池反應性質氧化還原反應 自發(fā)進行的反應 多為非自發(fā)，但也可以是自發(fā)反應裝置性質化學能轉為電能電能轉為化學能電極名稱負極和正極陰極和陽極電極反應式負極：失電子氧化反應陰極：得電子還原反應正極：得電子還原反應陽極：失電子氧化反應離子遷移方向陽離子移向正極， 陰離子移向負極陽離子移向陰極， 陰離子移向陽極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正極反應O2 + 4e- + 2H2O = 4OH-2H+ + 2e-=H2負極反應Fe 2e-=Fe

8、2+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陰陽離子定向移動，在兩極發(fā)生氧化還原反應陰陽離子自由移動，無明顯的化學變化用電解的方法在金屬表面鍍上一層金屬或合金實例CuCl2 CuCl2CuCl2=Cu2+2Cl陽極 Cu 2e- = Cu2+陰極 Cu2+2e- = Cu關系先電離后電解，電鍍是電解的應用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，CuSO4溶液作電解液電極反應陽極 Cu 2e-

9、 = Cu2+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不變溶液中溶質濃度減小練4-01 把鋅片和鐵片放在盛有稀食鹽水和酚酞試液混合溶液的玻璃皿中（如圖所示平面圖），經過一段時間后，首先觀察到溶液變紅的區(qū)域是（ ）A、和附近 B、和附近C、和附近 D、和附近4-02 如圖 甲乙兩池分別以碳棒、鉑條、鋁條、鎂條為電極，并用導線相連接，以NaCl、NaOH溶液為電解溶液，有關該裝置的描述正確的是 ( )A. 乙池中,Mg極的電極反應是 Mg-2e-=Mg2+ B. 甲池中,Pt極的電

10、極反應是 2Cl2e-=Cl2 C. 隨著反應的進行.乙池中 n(NaOH)保持不變D. 反應過程中,甲池中兩極附近溶液 PH( C )<PH(Pt) 練4-03如圖A、B為兩個串聯的電解池，已知B池中c為鐵，d為石墨，電解質溶液為NaCl溶液。試回答：（1）若A池為用電解原理精練銅裝置，則a電極名稱為 極，電極材料是 ，電極反應式為 ，電解質溶液可以是 。（2）B池中c極(Fe)電極反應式為 ，若在B池中加入少量酚酞試液，開始電解一段時間，鐵極附近呈 色。（3）若A池a極增重12.8g,則B池d極(石墨)上放出氣體在標況下的體積為 。練4-04 金屬鎳有廣泛的的用途。粗鎳中含有少量的

11、Fe、Zn、Cu、Pt等金屬雜質，可電解法制備高純度原鎳（已知： 氧化性：Fe2+<Ni2+<Cu2+）, 下列敘述正確的是( )A陽極發(fā)生還原反應,其電極反應式是 Ni2+ + 2e- = Ni B電解過程中,陽極質量的減少與陰極質量的增加相等 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、Pt 4.2 電極名稱判斷法根據兩極金屬相對活性判定原電池的電極名稱，根據X極所連接在的外接電源極性(“+”或“-”)判定電解池的電極名稱；根據電子（或電流）流向或測電極電勢高低等電學原理判斷電極名稱；此外根據X極發(fā)生氧化還是還原,移向X極的

12、離子是陽離子還是陰離子,X極增重還是減重,X極區(qū)PH值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。 x y a b 乙溶液練4-06 x，y 分別為直流電源的兩極，通電后，發(fā)現a極質量加，b極處有無色無味氣體放出，符合此情況的是：( )備選項 a 電極 B 電極 x 電極溶液A 鋅（Zn）石墨（C）負CuSO4B 石墨（C）石墨（C）負NaOHC 銀（Ag）鐵（Fe）正AgNO3D 銅（Cu）石墨（C）負CuCl24.3 電極反應式寫法電解池電極反應式寫法要領 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；

13、若陽極為惰性材料，則分析溶液中陰離子及放電順序，還原性強者優(yōu)先在陽極失電子發(fā)生氧化反應。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，氧化性強者優(yōu)先得電子發(fā)生被還原反應。 原電池電極反應式寫法要領 負極發(fā)生失電子的氧化反應，正極發(fā)生得電子的還原反應，兩電極轉移的電子數要相等；負極和正極兩電極反應式相加則得到原電池的總反應式；若溶液中OH- 有參與電極反應必發(fā)生在負極。若結果H+有增加，酸性增強，PH降低，必在負極區(qū)；若溶液中H+ 有參與電極反應必發(fā)生在正極;若結果OH-有增加，堿性增強，PH升高，必在正極區(qū)。練4-07 以鉑為電極，在兩極上分別通入 H2 和

14、 O2 ，可組成氫氧燃燒電池。分別寫出以硫酸為電解質和KOH為電解質溶液中的有關電極反應式。 氫氧燃燒電池總反應方程式 ： 2H2 + O2 = 2H2O 練4-08 將兩塊鉑片連接后插入 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，試寫出有關電極反應式，并說明溶液PH變動情況。 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Li2CO3和Na2CO3的熔融鹽混和物作電解質，CO為負極燃氣，空氣與CO2的混和氣為正極助燃氣，制得在650下工作的燃料電池。完成有關的電池反應式：負極反應式：2CO+2CO32-4e 4CO2正極反應式： 總電池反應式

15、： 放電充電練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。高鐵電池的總反應為 3Zn + 2K2FeO4 + 8H2O 3Zn(OH)2 + 2Fe(OH)3 + 4KOH下列敘述不正確的是 （ ） A放電時負極反應為：3Zn6e +6OH= 3Zn(OH)2B充電時陽極反應為：2Fe(OH)36e+ 10 OH=2 FeO42+ 8H2OC放電時每轉移3 mol電子，正極有1mol K2FeO4被氧化D放電時正極附近溶液的堿性增強4.4 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

16、四塊相同鋅片，腐蝕速度由快到慢的正確順序是（ ）A. B. C. D. 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，用導線兩兩連接組成原電池。若a、b連接時a為負極；c、d連接時，電流由d到c；a、c連接時，c極上產生大量氣泡；b、d連接時，b上有大量氣泡產生。則四種金屬的活動性由強到弱的順序是 ( )Aa>b>c>d Ba>c>d>b C. c>a>b>d D. b>d>c>a 4.6 電化學計算法(1)有關電化學計算思路有二根據總的化學方程式的化學計量數關系列比例求解；根據串聯電路中各

17、電極上轉移的電子數相等布列代數方程式求解。（轉移的電子數=任一電極上析出物質的物質的量（mol）×每析出1mol該物質轉移的電子數）(2)水中H+ 或 OH- 放電有關量的關系式： 消耗 1H+ -得 1e- -放出 1/2 H2 -增生 1OH- 消耗1OH- -失 1e- -放出 1/4 O2 -增生 1 H+利用上式關系可方便進行有關放電電量、電極產物及溶液 H+ 量或PH的計算。(3) 一個電子的電量=1.6×10-19庫侖1mole- 電量=1.6×10-19 ×6.02×1023庫侖電荷Q(庫侖)=電流I(安) ×時間t(

18、秒)練4-13 用惰性電極和串聯電路電解下列物質的水溶液:(1)HCl (2)NaNO3 (3)CuCl2(4)AgNO3 在相同時間里理論上生成氣體總體積(標)之比依次是 V(1):V(2):V(3):V(4)= 14(13分)如圖，C、D、E、F、X、Y都是惰性電極將電源接通后，向乙中滴入酚酞試液，在F極附近顯紅色試回答下列問題：(1)A極為電源的_極(2)甲裝置中電解反應的總化學方程式是_(3)乙裝置中F極附近顯紅色的原因是_(4)欲用丙裝置精煉銅，G應該是_(填“純銅”或“粗銅”)，電解質溶液的成分是_(5)乙知氫氧化鐵膠體中含有帶正電荷的紅褐色的膠粒，那么裝置丁中的現象是：_.12(13分)下列四種