3、电解的计算特点

有关电解的计算通常是求电解后某产物的质量、气体的体积,某元素的化合价以及溶液的pH、物质的量浓度等。解答此类题的方法有两种:一是根椐电解方程式或电极反应式,应用阴、阳两极得失电子守恒进行有关计算。二是用惰性电极进行电解的过程,若电解质的阴、阳离子不同时在两极上放电,则阳离子放电的同时必有H+生成,n(H+)=n(阳离子)×电荷数;阴离子放电的同时必有OH生成,n(OH)=n(阴离子)×电荷数。也可利用物质的量相当量的关系(由电子得失守恒得),如,H2-Cl2-1/2O2-Cu-2Ag-2H+-2OH

※   例题精析

[例1](1)美国阿波罗宇宙飞船上使用的氢氧燃料电池是一种新型的化学电源。氢氧

燃料电池的突出优点是把化学能直接转变为电能,而不经过热能中间形式,且电极反应产生

 

的水,经过冷凝后又可作为宇航员的饮用水,发生的反应为:2H2+O2====2H2O, 则负极

通的是     ,正极通的是     ,正、负极两极电极反应式分别为:     

                          

(2)如把KOH改为稀H2SO4作导电物质,则电极反应式             

               。(1)和(2)的电池液不同,反应进行后,其溶液的pH各有何变化?            

   (3)如把H2改为CH4,KOH作导电物质,则电极反应式为:          

                  

[例2]右图是电解CuCl2溶液的装置,其中c、d为石墨电极。

则下列有关的判断正确的是 (   )

A  a为负极、b为正极       B  a为阳极、b为阴极

C  电解过程中,d电极质量增加  D  电解过程中,氯离子浓度不变

1、  电解实例及规律

用惰性电极电解电解质溶液的规律

①电解水型:有含氧酸(如H2SO4、HNO3等)、强碱(NaOH、Ba(OH)2等)、活泼金属的含氧酸盐(如K2SO4、NaNO3、Na3PO4)这三类物质。

②电解电解质型:有无氧酸(除HF外,如HCl、HBr等)、不活泼金属的无氧酸盐(如CuCl2等)。

③电解质和水均被电解:活泼金属的无氧酸盐(如NaCl等)、不活泼金属的含氧酸(如CuSO4等)。

2电解应用

(1)    氯碱工业--电解饱和食盐水制取氯气和烧碱

①   原理:阳极(用石墨):2Cl -2e=Cl2 ↑  阴极(用Fe):2 H+ + 2e= H2

总反应:2NaCl + 2 H2O 2NaOH +H2↑+Cl2

              (阴极室中)(阳极室中)

②饱和食盐水的精制:电解前应除去食盐溶液中的Ca2+、Mg2+、SO42等杂质离子,加入试剂依次为NaOH溶液、BaCl2溶液、Na2CO3溶液、稀盐酸(或将BaCl2溶液和NaOH溶液的顺序互换)。

③离子交换膜法制烧碱

离子交换膜电解槽主要由阳极(用金属钛网制成,涂有钛、钌等氧化物涂层)、阴极(由碳钢网制成,上面涂有镍涂层)、离子交换膜、电解槽框、导电铜棒等组成。

离子交换膜的特性:只允许阳离子通过,而阻止阴极离子和气体通过。

(2)铜的电解精炼

阳极(用粗铜):Zn-2e= Zn2+ 、Fe -2e= Fe2+、Ni-2e= Ni2+、Cu-2e= Cu2+

另外,粗铜中的金、银等金属杂质,因为失去电子能力比Cu弱,难以在阳极失去电子变成阳离子溶解下来,而以阳极泥的形式沉积下来。

阴极(用纯铜):Cu2+ + 2e = Cu

电解质溶液用CuSO4或CuCl2溶液。长时间电解后,电解质溶液必须补充。

(3)电镀

电镀是一种特殊的电解,要求镀件必须作阴极,镀层金属作阳极,含镀层金属离子的可溶性盐溶液作电解质溶液(作为电镀液)。电镀时,理论上电解质溶液的浓度保持不变。

(4)电解法冶炼活泼金属

Na、Mg、Al等活泼金属都可用电解它们的熔融盐或氧化物制得。

2NaCl 2Na +Cl2↑(制Na)    MgCl2Mg +Cl2↑(制Mg)

 2Al2O34Al+3O2↑(制Al)

1、  原电池、电解池比较

 
原电池
电解池
定义
将化学能转变成电能的装置
将电能转变成化学能的装置
 
装置
举例

稀H2SO4
 

CuCl2溶液

 

 
形成
条件
①活动性不同的两个电极;
②同时插入同一电解质溶液;
③用导线相互连接或直接接触组成闭合回路
①两电极接直流电源
②两电极同时插入同一电解质溶液
③用导线相互连接组成配合回路
电极
名称
及判断
负极:电子流出的极或较活泼的金属电极或发生氧化反应的电极。
正极;电子流入的极或较不活泼的金属电极或发生还原反应的电极。
阴极:与电源负极相连的极
阳极:与电源正极相连的极
电极的种类 惰性电极:Pt、Au、石墨等
(依材料分)  活性电极:除Pt、Au、石墨外
 
 
 
反应原理

 
 
 
Zn-2e=Zn2+           2H++2e=H2
 
 

与电源负极相连

 
发生还原反应
 
阴极
 
阳极
 
发生氧化反应
 

 
 
电极反应
负极:电极本身失电子,发生氧化反应。
正极:电极本身不反应,溶液中的某些离子在正极上获得电子,发生还原反应。
阳离子放电顺(氧化性强弱顺序): Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+
阳极:若为惰性电极,则电极本身不反应,溶液中的阴离子失去电子,发生氧化反应
阴离子放电顺序(还原性强弱顺序):S2
I>Br>Cl>OH>含氧酸根
若为活性电极:则电极本身失去电子,发生
氧化反应。
阴极:电极本身不反应,溶液中阳离子在阴
极上获得电子,发生还原反应。
电子流向

负极       正极
   
电源负极→沿导线→阴极→电解溶液中离子的移动→阳极→沿导线→电源正极
 0  33938  33946  33952  33956  33962  33964  33968  33974  33976  33982  33988  33992  33994  33998  34004  34006  34012  34016  34018  34022  34024  34028  34030  34032  34033  34034  34036  34037  34038  34040  34042  34046  34048  34052  34054  34058  34064  34066  34072  34076  34078  34082  34088  34094  34096  34102  34106  34108  34114  34118  34124  34132  447348 

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