電解池知識點及習(xí)題答案詳解

電解池及其應(yīng)用電解池是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置電解的原理電解池裝置構(gòu)成①陰陽兩個電極;②電解質(zhì)溶液〔或熔化的電解質(zhì)〕。池的陰極，與外接電源正極相連的作為電解池的陽極。②固然假設(shè)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。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

2-4

O=H+2

+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(SO2-和OH-)4通電后①離子定向移動陽離子(Cu2+和H+)移向陰極,陰離子(SO2-4②電極反響

和OH-)移向陽極陰極:由于Cu2+比H+

易得電子，故2Cu2++4e-

=2Cu (發(fā)生復(fù)原反響)陽極:由于OH-比SO2-易失電子，故4OH—4

-4e-

=2HO+O2 2③溶液pH變化

〔或2HO4e-=O2

+4H+ 〕OH-得到電子形成OH+n(H+)>n(OH-),2使溶液顯酸性?？偦瘜W(xué)反響方程式2CuSO+2HO=2Cu+O

↑+2HSO4 2放電挨次

2 2 4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挨次：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挨次〔與金屬活動挨次相反〕：Ag+>Hg2+>Fe3+(變Fe2+)>Cu2+>酸中的H+>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H2O中H+>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+說明:①上述挨次為各離子濃度相近時的放電挨次②電解池中電極材料分兩類，一類稱惰性電極，如石墨、鉑、金，它不參與電極反響，僅起導(dǎo)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(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。③利用離子放電挨次可以推斷電解時電極的產(chǎn)物。電解規(guī)律電解反響類型電解反響類型電解質(zhì)類型規(guī)律例PH變化溶液復(fù)原法含氧酸實質(zhì)電解水-->H+2電解稀HSO2 4降低加HO2電解水O2強堿溶液實質(zhì)電解水-->H+2電解NaOH溶液上升加HO2O2活潑金屬含氧酸實質(zhì)電解水-->H+2電解NaSO2 4不變加HO2鹽O2電解質(zhì)分無氧酸酸--->H+非金屬22HCl==H+Cl2 2上升加HCl解不活潑金屬無氧CuCl=Cu+Cl2 2----加CuCl2酸鹽金屬放氧生酸不活潑金屬含氧+O22CuSO+2HO=2Cu+O+2HSO4 2 2 2 4降低加CuO酸鹽酸〔CuCO〕3放氫生堿放氫生堿活潑金屬無氧酸鹽H2+堿2KCl+2HO=H+Cl+2KOH上升加HCl22 2溶液電解pH變化規(guī)律假設(shè)水中OH-在陽極放電生成OH+，pH降低;假設(shè)水中H+在陰極放電生成H2 2OH-，pH上升;總反響的結(jié)果，假設(shè)溶液生成酸,則溶液pH降低；假設(shè)生成堿，則pH上升。電解的應(yīng)用電鍍電鍍裝置: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)裝置：陽極--粗銅；陰極—純銅；電解質(zhì)溶液--銅鹽溶液(如CuSO4電極反響陽極：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(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。原電池與電解池的比較項目

氧化復(fù)原反響

電解池自發(fā)進(jìn)展的反響 發(fā)，但也可以是自發(fā)反響電極反響式

負(fù)極和正極失電子氧化反響得電子復(fù)原反響陽離子移向正陰離子移向負(fù)極

陰極和陽極得電子復(fù)原反響失電子氧化反響陽離子移向陰陰離子移向陽極吸氧腐蝕和析氫腐蝕的區(qū)分電化腐蝕類型電化腐蝕類型條件正極反響負(fù)極反響腐蝕作用吸氧腐蝕水膜酸性很弱或呈中性O(shè)+4e-+2HO==4OH-22Fe－2e-==Fe2+是主要的腐蝕類型，具有廣泛性析氫腐蝕水膜酸性較強+2Fe－2e-==Fe2+發(fā)生在某些局部區(qū)域內(nèi)電解、電離和電鍍的區(qū)分條條件實質(zhì)電解受直流電作用電離受熱或水分子作用電鍍受直流電作用陰陽離子定向移動，在兩極發(fā)生氧化復(fù)原明顯的化學(xué)變化用電解的方法在金屬外表鍍上一層金屬或合金反響實電解 CuCl==Cu2++2Clˉ

陽極Cu－2e-

=Cu2+例CuCl例2關(guān)系

====Cu＋Cl2

2 先電離后電解，電鍍是電解的應(yīng)用

=Cu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，電鍍液必需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響

陽極Cu－2e-

=Cu2+

陽極：Zn2e-Zn2+

Cu-2e-

Cu2+等陰極Cu2++2e-

=Cu

陰極：Cu2++2e-

=Cu溶液變化

電鍍液的濃度不變

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酞試液混合溶液的玻璃皿中〔如下圖平面圖〕，經(jīng)過一段時間后，首先觀看到溶液變紅的區(qū)域是〔B 〕A、Ⅰ和Ⅲ四周 B、Ⅰ和Ⅳ四周C、Ⅱ和Ⅲ四周 D、Ⅱ和Ⅳ四周[解析]①判兩池：通常有外接電源的裝置是電解池,故左圖為電解池,依據(jù)右圖為兩個活性不同金屬浸在電解質(zhì)溶液中可推斷為原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。③寫電極反響：左圖中,陽極IIFeFe-2e=Fe2+I2H+2e=H2

I區(qū)OH-增生，堿性，使酚酞變紅。又右圖，正極〔IV〕O+4e+2HO=4OH-〔吸氧腐蝕〕，B入選。2 2[4-02]NaCl、NaOH溶液為電解溶(D)乙池中,Mg極的電極反響是Mg-2e-=Mg2+甲池中,Pt極的電極反響是2Cl—2e-=Cl2隨著反響的進(jìn)展.乙池中n(NaOH)保持不變反響過程中,甲池中兩極四周溶液PH(C)<PH(Pt)NaOH溶液中Al比Mg易失電子，故Al為原電池的負(fù)極，其電極反響式為：Al-3e+4OH-==AlO+2HO；Mg為 正2 2極其電極反響式為3HO+3e-=1.5H+3OH-甲池中,Pt電極為陰:2H++2e- =H2↑,碳棒(C

2 2-2e-=ClNaOH溶液。2[練4-03]如圖A、B為兩個串聯(lián)的電解池，B池中c為鐵，d為 石墨，電解質(zhì)溶液為NaCl溶液。試答復(fù)：假設(shè)A池為用電解原理精練銅裝置，則a電極名稱為陰 極， 電極材料是精銅，電極反響式為Cu2++2e-=Cu ，電解質(zhì)溶液 可以是CuSO溶液。4B池中c極(Fe)電極反響式為2H++2e-=H↑ 〔2HO+2e-=H+2OH-〕 ，假設(shè)在B池中參加少量酚酞試液，開頭2 2 2電解一段時間，鐵極四周呈紅 色。假設(shè)A池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]金屬鎳有廣泛的的用途。粗鎳中含有少量的Fe、Zn、Cu、Pt等金屬雜質(zhì)，可電解法制備高純度原鎳〔：氧化性：Fe2+<Ni2+<Cu2+〕,以下表達(dá)正確的選項是(D)陽極發(fā)生復(fù)原反響,其電極反響式是Ni2+

+2e-

=Ni電解過程中,陽極質(zhì)量的削減與陰極質(zhì)量的增加相等電解后,溶液中存在的陽離子只有Fe2+、Zn2+電解后,電解模底部陽極泥中中存在Cu、PtAZn-2e-Zn2+

Fe-2e-

=Fe2+

Ni-2e=Ni2+ Pt為惰性金屬，Cu要在金屬NiNi2+CuPtD正確;陰極：因氧化性Ni2>Fe2>Zn2+Ni2+2e=NiZn、Fe、Ni，而陰極質(zhì)量增加的只是析出的鎳，兩者質(zhì)量是不相等的，故BFe2、Zn2+外，還有Ni2+，C也錯。電極名稱推斷法依據(jù)兩極金屬相對活性判定原電池的電極名稱，依據(jù)X極所連接在的外接電源極性(“+”或“-”)判定電解池的電極名稱；依據(jù)電子〔或電流〕X極發(fā)生氧化還是復(fù)原,移向X極的離子是陽離子還是陰離子,X極增重還是減重,X極區(qū)PH值是上升還是降低等判定X電極的名稱。但要留意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)生復(fù)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。[練4-06]x，y分別為直流電源的兩極，通電后，覺察a極質(zhì)量加，b極氣體放出，符合此狀況的是：(A)

xyxyabABCDa電極鋅〔Zn〕石墨〔C〕銀〔Ag〕銅〔Cu〕B電極石墨〔C〕石墨〔C〕鐵〔Fe〕石墨〔C〕x電極負(fù)負(fù)正負(fù)溶液CuSONaOHAgNOCuCl432電極反響式寫法[電解池電極反響式寫法要領(lǐng)]〔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；假設(shè)陽極為惰性材料，則分析溶液中陰離子及放電挨次，復(fù)原性強者優(yōu)先在陽極失電子發(fā)生氧化反響。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挨次，氧化性強者優(yōu)先得電子發(fā)生被復(fù)原反響。[原電池電極反響式寫法要領(lǐng)]①負(fù)極發(fā)生失電子的氧化反響，正極發(fā)生得電子的復(fù)原反響，兩電極轉(zhuǎn)移的電子OH-有參與電極反響必發(fā)生在負(fù)極。假設(shè)結(jié)果H+有增加，酸性增加，PH降低，必在負(fù)極區(qū)；假設(shè)溶液中H+加，堿性增加，PH上升，必在正極區(qū)。

有參與電極反響必發(fā)生在正極;假設(shè)結(jié)果OH-有增[練4-07]以鉑為電極，在兩極上分別通入H和O，可組成氫氧燃燒電池。分別寫出以硫酸為電解質(zhì)和KOH為2 2電解質(zhì)溶液中的有關(guān)電極反響式。[解析]由于HOH為負(fù)極，O為正極。2假設(shè)電解質(zhì)為HSO2

2電極反響式：負(fù)極(Pt-H) 2H2 2

2–

2=4H+正極(Pt-O) O2 2

+ 4e-+

=2HO2H+，正極OHOOH-。2 2假設(shè)電解質(zhì)為KOH電極反響式：(Pt-H2H4e- +4OH-=4HO222(Pt-OO+4- +2HO=4OH-222因溶液有高濃度OH-H氧化產(chǎn)物H+OHHOOO2-HO反響2 2 2 2轉(zhuǎn)化為OH-。氫氧燃燒電池總反響方程式：2H2

+ O=2HO2 2[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(guān)電極反響式，并說明溶液PH變動狀況。(Pt-CH4CH–48e-+10OH-=CO2-3+7HO2O22O+28e-+ 4HO2=8OH-電池總反響: CH4

+ 2O2

+

3

+3HO 2

KOH溶液中不行能存在CO,COKOH作用生成KCO和HO,因此有如上負(fù)極反響式?？? 2 2 2 3 2見，電極上放電反響后的產(chǎn)物還?？赡芘c電解質(zhì)溶液發(fā)生離子反響。OHPHOH-PH比正極生成的多，所以總的結(jié)果是溶液OH-PH值要降低。[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LiCONaCOCO2 3 2 3為負(fù)極燃?xì)?，空氣與CO的混和氣為正極助燃?xì)?，制得?50℃下工作的燃料電池。完成有關(guān)的電池反響式：2負(fù)極反響式：2CO+2CO2-－4e－＝4CO3 2正極反響式：O+2CO+4e－=2CO2-2 2 3總電池反響式： 2CO+O=2CO2[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，我們只要從最根本的一點－燃料電池分析，其總2CO+O=2COO+2CO+4－=2CO2。通過2 2 2 2 3電池總反響式寫電極反響式不失為一種簡便方法。[練4-10]高鐵電池是一種型可充電電池，與一般高能電池相比，該電池能長時間保持穩(wěn)定的放電電壓。高鐵電池的總反響為放3Zn+2KFeO+8HO 3Zn(OH)+2Fe(OH)放

+4KOH2 4 2 2 3以下表達(dá)的是〔C〕充放電時負(fù)極反響為：3Zn—6e—+6OH—=3Zn(OH)2充電時陽極反響為：2Fe(OH)—6e—+10OH—=2FeO2—+8HO3 4 2放電時每轉(zhuǎn)移3mol電子，正極有1molKFeO2 4放電時正極四周溶液的堿性增加2FeO—+6—+8HO=2Fe(OH)+10OH—3mol1molKFeO4 2 3 2 4同時正極四周溶液的堿性增加；負(fù)極反響3Zn6e—+6OH=3Zn(OH)2充電是電解原理，陽極反響為2Fe(OH)6e—+10O=2FeO2—+8HO陰極反響為3Zn(OH)+6e=3Zn+6OH—3 4 2 2金屬腐蝕速率快慢比較法[練4-11]以下各裝置中都盛有0.1mol/L的NaCl溶液，放置肯定時間后，裝置中的四塊一樣鋅片，腐蝕速度由快到慢的正確挨次是〔D〕A.③①④② B.①②④③ C.①②③④ D.②①④③[解析]②為電解過程，Zn為陽極，優(yōu)先失電子氧化，故腐蝕速度最快；③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；①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；④中阻斷了氧化性物質(zhì)空氣中氧與Zn的接觸，也不易腐蝕。推斷金屬活動性挨次[練4-12]將a、b、c、da、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(B)A．a(chǎn)>b>c>dB．a(chǎn)>