高中化学选修4之知识讲解_电解规律_提高
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第三节电解池一、电解原理1、电解池:把电能转化为化学能的装置叫做电解池或电解槽。
2、电解:电流(外加直流电)通过电解质溶液而在阴阳两极引起氧化还原反应(被动的不是自发的)的过程3、放电:当离子到达电极时,失去或获得电子,发生氧化还原反应的过程。
反应条件:①连接直流电源②阴阳两极阴极:与电源负极相连;极:与电源正极相连。
③两极处于电解质溶液或熔融电解质中④两电极形成闭合回路4、电子流向:电源负极一电解池阴极一离子定向运动(电解质溶液)一电解池阳极一电源正极5、电极名称及反应:阳极:与直流电源的正极相连的电极,发生氧化反应失去电子;阴极:与直流电源的负极相连的电极,发生还原反应得到电子。
7、电解本质:电解质溶液的导电过程,就是电解质溶液的电解过程8、反应规律:阳极:活泼金属一电极失电子6“ Pt除外);惰性电极一溶液中阴离子失电子阴离子失电子能力:活泼金属(除Pt, Au)>S2->|->Br->Cl->OH->含氧酸根(NO3->SO42-)>F-阳离子得电子能力:Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+ (酸)>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+ (水)>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+ (即金属活泼性顺序表的逆向)规律:铝前(含铝)离子不放电,氢(酸)后离子先放电,氢(酸)前铝后的离子看条件。
9、四类电解型的电解规律(当阳极为惰性电极时)①电解水型(强碱,含氧酸,活泼金属的含氧酸盐),pH由溶液的酸碱性决定,溶液呈碱性则pH增大,溶液呈酸性则pH减小,溶液呈中性则pH不变。
电解质溶液复原一加适量水。
②电解电解质型(无氧酸,不活泼金属的无氧酸盐),无氧酸pH变大,不活泼金属的无氧酸盐pH不变。
电解质溶液复原一加适量电解质。
③放氢生碱型(活泼金属的无氧酸盐),pH变大。
高二化学电解知识点在高二化学的学习中,电解是一个重要的知识点。
电解作为一种强有力的化学手段,在工业生产和科学研究中都有着广泛的应用。
接下来,咱们就详细地聊聊高二化学中有关电解的那些事儿。
首先,咱们得搞清楚什么是电解。
电解其实就是让电流通过电解质溶液或熔融电解质,从而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程。
这个过程中,电能转化为化学能。
要实现电解,那就得有电解池。
电解池由直流电源、电极、电解质溶液或熔融电解质等组成。
在电解池中,与电源正极相连的电极叫阳极,与电源负极相连的电极叫阴极。
在电解过程中,阳极发生氧化反应,阴极发生还原反应。
这是非常关键的一点,一定要牢记。
比如,在电解氯化铜溶液时,阳极是氯离子失去电子,变成氯气;阴极则是铜离子得到电子,变成铜单质析出。
那什么样的物质能在电极上发生反应呢?这就涉及到离子的放电顺序。
在阳极,常见的放电顺序是:活泼金属电极(除金、铂外)> S²⁻> I⁻> Br⁻> Cl⁻> OH⁻>含氧酸根离子。
在阴极,常见的放电顺序是:Ag⁺> Hg²⁺> Fe³⁺> Cu²⁺> H⁺(酸)> Pb²⁺> Sn²⁺> Fe²⁺> Zn²⁺> H⁺(水)> Al³⁺> Mg²⁺> Na⁺> Ca²⁺> K⁺。
这里要特别注意,在水溶液中,铝离子、镁离子、钠离子、钙离子、钾离子这些活泼金属阳离子一般是不会在阴极放电的。
咱们再来说说电解的应用。
电解在工业生产中的应用那可真是广泛。
比如电解精炼铜。
粗铜作为阳极,纯铜作为阴极,用硫酸铜溶液作电解质溶液。
在电解过程中,阳极的粗铜逐渐溶解,杂质如锌、铁、镍等比铜活泼的金属优先失去电子变成离子进入溶液,而金、银等不活泼的金属则形成阳极泥;阴极上铜离子得到电子析出纯铜。
还有电解饱和食盐水制取氯气、氢气和氢氧化钠。
在这个过程中,阳极是氯离子放电生成氯气,阴极是氢离子放电生成氢气,同时溶液中生成氢氧化钠。
高二化学电解知识点电解是一种重要的化学反应方式,在化学学科中占据着重要的地位。
掌握电解的知识点对于高二学生来说至关重要。
本文将讨论高二化学中的电解知识点,包括电解的概念、电解实验、电解液的选择以及电解的应用等内容。
1. 电解的概念电解是指通过外加电流使电解质溶液或熔融状态下的电解质发生化学变化的过程。
在电解过程中,正极称为阳极,负极称为阴极。
阳极发生氧化反应,阴极发生还原反应。
电解是靠电能来推动化学反应进行的。
电解方程式可以通过观察产生的气体、沉淀或电极的变化得出。
2. 电解实验电解实验是研究电解现象的有力工具。
在实验中,常用的电解装置是电解池,其中放置有电解质溶液或熔融态电解质。
在实验过程中,选择合适的电解质溶液和电极材料非常重要,以确保实验的准确性和可重复性。
3. 电解液的选择选择合适的电解质溶液对于电解实验的成功至关重要。
电解质溶液可以分为强电解质溶液和弱电解质溶液。
强电解质溶液中的离子离解度高,容易进行电解反应;而弱电解质溶液的离解度较低,需要施加较大电势才能发生电解反应。
常用的电解质溶液包括酸碱溶液、盐溶液等。
4. 电解的应用电解在许多领域都有重要的应用。
其中最常见的应用之一是电解水,通过电解水可以分解水分子,产生氢气和氧气。
电解水是一种制取氢气的重要方法,也可以用于制备氢氧化钠等化学物质。
此外,电解还广泛应用于金属的电镀、废水处理、电池充电和电解质电池等。
总结:通过本文的介绍,我们可以了解到电解是一种重要的化学反应方式。
在高二化学学习中,掌握电解的相关知识点对于学生来说至关重要。
了解电解的概念、电解实验的方法、适当选择电解液以及电解的应用,有助于学生更好地理解化学中的电解现象,提升化学学科的学习效果。
在学习过程中,学生们还可以通过参加实验课程,亲自进行电解实验,并观察实验现象和结果。
通过实践操作,更深入地理解电解的原理和实际应用。
同时,学生们也应该注重理论知识的学习,通过解题和思考,巩固所学的电解知识,提高对电解的理解和应用能力。
高中化学选修4电化学知识点总结1、原电池原电池是一种将化学能转化为电能的装置。
它由两个活泼性不同的电极、电解质溶液和导线组成闭合回路。
在外电路中,电子从负极流向正极;在内电路中,盐桥中的阴离子移向负极的电解质溶液,盐桥中的阳离子移向正极的电解质溶液。
以锌铜原电池为例,负极发生氧化反应,正极发生还原反应,总反应式为Zn+2H+=Zn2++H2.二、化学电池化学电池是利用化学能直接转变为电能的装置。
它包括一次电池、二次电池和燃料电池。
一次电池是指不能重复使用的电池,如碱性锌锰电池、锌银电池和锂电池等。
二次电池可以放电后再充电,使活性物质获得再生,例如铅蓄电池。
铅蓄电池在放电时,负极(铅)发生氧化反应,正极(氧化铅)发生还原反应;在充电时,阴极(PbSO4)发生还原反应,阳极(PbSO4)发生氧化反应。
除了铅蓄电池外,还有银锌电池、镉镍电池、氢镍电池、锂离子电池和聚合物锂离子电池等新型蓄电池。
燃料电池是一种原电池,它通过使燃料与氧化剂反应直接产生电流。
燃料电池发生的电化学反应的最终产物与燃烧产物相同,但不注明反应的条件。
负极发生氧化反应,正极发生还原反应,一般电解质溶液要参与电极反应。
以氢氧燃料电池为例,铂为正、负极,介质分为酸性、碱性和中性。
在酸性电解质溶液中,负极为2H2-4e-=4H+,正极为O2+4e-+4H+=2H2.当电解质溶液呈碱性时,负极反应式为2H2+4OH--4e-=4H2O,正极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-。
另一种燃料电池使用金属铂片作电极,通入甲烷和氧气作为燃料和氧化剂。
负极反应式为CH4+10OH-8e-=CO32-+7H2O,正极反应式为4H2O+2O2+8e-=8OH-。
总反应式为CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O。
燃料电池的优点是能量转换率高,废弃物少,运行噪音低。
废弃电池应该进行回收利用。
电解池是把电能转化为化学能的装置,也称为电解槽。
电解是指电流通过电解质溶液而在阴阳两极引起氧化还原反应的过程。
高三化学电解知识点归纳电解是一种利用电能使溶液中的离子还原或氧化以实现化学反应的方法。
电解涉及到许多重要的概念和知识点,对于高三学生来说,掌握这些知识点是非常重要的。
本文将归纳总结高三化学电解的相关知识点,帮助同学们更好地复习和理解。
一、电解的基本概念与原理1. 电解的定义:电解是指利用外加电流使电解质溶液中的正离子或负离子在电极上发生氧化或还原反应的过程。
2. 电解涉及的基本概念:a) 电解质:指能在溶液中形成离子的物质,通常为盐、酸、碱等化合物。
b) 电极:分为阳极和阴极,阳极是电解质中的阴离子在电解过程中发生氧化的地方,阴极是电解质中的阳离子在电解过程中发生还原的地方。
c) 电流方向:电流的方向从正极(阳极)到负极(阴极)。
d) 电解反应:在电解过程中,在电解质的阳极和阴极上发生氧化和还原反应。
二、电解过程中的离子迁移规律1. 离子的选择性迁移:在电解质溶液中,阳离子向阴极迁移,阴离子向阳极迁移。
这是因为阳离子具有正电荷,会受到阴极(带负电荷)的吸引,而阴离子则会被阳极(带正电荷)吸引。
2. 离子迁移速率与电荷量和离子浓度成正比:离子的迁移速率与其带电量成正比,同时也与离子在溶液中的浓度成正比。
三、电解涉及的常见反应类型1. 电解酸性溶液:酸性溶液中,阴极发生还原反应,阳极发生氧化反应。
2. 电解碱性溶液:碱性溶液中,阴极发生氧化反应,阳极发生还原反应。
3. 电解盐溶液:盐溶液中,阴极和阳极上可能同时发生氧化和还原反应。
4. 电解水溶液:纯水电解产生的气体和溶解在水中的离子导致阴极和阳极上发生不同的反应。
四、电解涉及的实际应用1. 金属的电解精炼:通过电解可以将金属从其化合物中分离出来,实现金属的精炼和纯度提高。
2. 电解产气:通过电解水溶液可以获得氢气和氧气等气体,常用于工业生产和实验室实验。
3. 电镀:电解还可以用于金属的电镀,通过在金属表面沉积一层金属或合金,提高金属的抗腐蚀性和外观质量。
高考总复习电解原理和规律【考纲要求】1.了解电解池的工作原理,结合原电池工作原理,加深对化学能与电能相互转化的理解。
2.掌握离子的放电顺序,能写出电极反应式和电解池总反应方程式。
3.掌握电解产物的判断和计算。
【考点梳理】考点一:电解原理1.电解的定义:使电流通过电解质溶液(或熔融的电解质)而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程叫电解。
电解是最强有力的氧化还原手段,可将不能自发进行的氧化还原反应得以发生。
2.电解池的装置特点:有外接电源,将电能转化为化学能。
3.形成条件:(1)与电源两个电极相连;(2)电解质溶液(或熔融的电解质);(3)形成闭合回路。
4.阴阳极的判断及反应:考点三:电解规律1.电极材料(1)活性电极:既导电又能反应(针对阳极,指金属活动顺序表Ag及Ag以前的金属。
)(2)惰性电极:只导电不溶解(惰性电极一般指金、铂、石墨电极,而银、铜等均是活性电极。
)2.离子放电顺序(1)阳极:阴离子放电顺序(活性金属)>S2—>I—>Br—>Cl—>OH—>含氧酸根>F—(2)阴极:阳离子放电顺序阴极本身被保护,直接根据阳离子放电顺序进行判断,阳离子放电顺序:Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+(酸中)>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+(水中)>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+。
要点诠释:阴阳离子在两极上放电顺序复杂,与离子性质、溶液浓度、电流强度、电极材料等都有关,不应将放电顺序绝对化,以上仅是一般规律。
3.电极反应式和电解总方程式(1)电极反应式的书写①首先判断阴、阳极,分析电极材料,判断是电极材料放电还是溶液中的离子放电。
阳极为金属活性电极时,电极材料放电。
②再分析溶液中的离子种类,根据离子放电顺序,分析电极反应,并判断电极产物,写出电极反应式。
③电解水溶液时,应注意放电顺序中H+、OH―之后的离子一般不参与放电反应。
(2)电解化学方程式的书写①必须在长等号上标明“电解”。
第四章 第三节 电解池(第1课时)实验导入电解CuCl 2溶液①通电前,CuCl 2溶液中存在的阳离子有 ,阴离子有 , 这些离子来自于 和 ②通电后,阳离子移向 ,阴离子移向 。
两支电极上发生的反应为:阳极: 。
反应类型: 反应。
阴极: 。
反应类型: 反应。
总反应式: 。
知识点一:一、电解原理1、电解:使电流通过 溶液而在阴、阳两极引起 的过程。
电解池: 的装置。
构成电解池的条件:I 、 。
II 、 。
III 。
电解池的两极阳极与 相连,在阳极上发生 反应。
阴极与 相连,在阴极上发生 反应。
电解质溶液导电的实质电解质溶液导电的过程,就是 的过程,就是在阴阳两极发生氧化还原反应的过程。
原电池和电解池有何区别?CuCl 2溶液稀H 2SO 4稀H 2SO 4 稀H 2SO 4稀H 2SO 4 练一练:1、判断下列装置是否属于电解池:2、原电池与电解池的比较装置类别原电池 电解池举例(图)电极名称反应类型能量转变 反应是否自发进行知识点二、离子的放电阴极上:由于阴极上要 电子,不管阴极材料是金属还是石墨,此时都不能得电子,因此只能是溶液中的得电子。
阳离子氧化性越强就越得电子。
因此阴极上氧化性强的离子得电子。
金属越不活泼,对应阳离子氧化性越,越得电子。
离子的放电顺序阴极:(阳离子在阴极上的放电顺序(得e-))Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+(指酸电离的)>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+、、、等活泼金属阳离子在水溶液中电解时不得电子。
小结:质量增加,或有氢气产生的电极一定是极。
阳极上:电解池中阳极上要电子,而与溶液中的都可失电子,因此阳极上的电极反应与有关。
由于一般的比阴离子更容易失去电子,因此如果用一般的金属材料做阳极,电解时阳极上是失去电子。
高考化学知识点总结电解高考化学知识点总结-电解电解是指使用电能将化学反应进行驱动的过程。
在高考化学中,电解是一个重要的知识点,所以我们需要对电解进行总结和掌握。
本文将从电解的定义、电解的条件、电解的种类以及电解的应用等方面进行详细的介绍和总结。
一、电解的定义电解是利用外加电源的电流引发化学反应的过程,主要是通过在电解质溶液中施加电压来使其发生电离,从而实现化学反应。
在电解过程中,电流的通过使得正离子和负离子在电解质溶液中移动,并在电极上发生氧化还原反应。
二、电解的条件1. 导电性:电解质溶液或熔融电解质必须具有较高的导电性,以便电流可以通过电解质。
2. 外加电源:通过外加电源可以产生电场和电势差,驱动离子在溶液中移动。
3. 电解质溶液或熔融电解质的存在:此条件是实现电解的基础,没有电解质的存在电解就无法进行。
三、电解的种类1. 电解质溶液电解:这种电解是在溶液中进行的,通过电场的作用,使溶质分子或离子在溶液中移动,从而在电极上发生反应。
2. 熔融电解:这种电解是在高温下进行的,当电流通过熔融电解质时,离子会在液态电解质中移动,并在电极上发生反应。
四、电解的应用1. 电镀:电解可以用于金属电镀,通过在金属表面放置一个带有同种金属离子的电极,通过电解过程,在金属表面产生同种金属的沉积层,从而改善金属的外观和性能。
2. 电解制氢:在电解水的过程中,通过加电解质溶液,可以将水分解为氢气和氧气,其中氢气可以用作燃料。
3. 电池充电和放电:电池的充电和放电过程都是利用电解原理进行的,通过电池内的化学反应,将化学能转化为电能或者将电能转化为化学能。
4. 阴极保护:电解可以用于防止金属结构的腐蚀,通过在金属表面施加电流,使金属表面产生一层保护膜,来防止金属腐蚀。
综上所述,电解作为高考化学中的重要知识点,我们需要了解电解的定义、电解的条件、电解的种类以及电解的应用等方面的内容。
通过深入学习和理解电解,我们可以更好地应对高考化学中的相关题目,取得更好的成绩。
惰性电极的电解原理及其判断一、电解原理规律:用石墨、Pt 、Au 等惰性材料为电极,电解电解质的水溶液时,溶液中有关离子的放电顺序规律为:阴离子的放电顺序:S 2->I ->Br ->Cl ->OH ->含氧酸根, 阳离子的放电顺序:Ag +>Hg 2+>Cu 2+>H +>活泼金属离子。
1、当电解含氧酸、强碱、活泼金属的含氧酸盐(例如:H 2SO 4、NaOH 、K 2SO 4等)时,实际为电解水,即只有水参与电解反应,而电解质不参与电解反应。
阳极反应式:4OH - - 4e - == O 2↑+ 2H 2O 阴极反应式:4H + + 4e - == 2H 2↑总反应方程式:2H 2O 2H 2↑+O 2↑2、当电解无氧酸(除HF 外)、不活泼金属的无氧酸盐(氟化物除外)(例如:HCl 、CuCl 2等)时,实际只有电解质参与电解,水不参与电解反应。
阳极反应式:2Cl - - 2e - == Cl 2↑阴极反应式:2H + + 2e - == H 2↑或Cu 2+ +2e -== Cu总反应方程式:HCl H 2 ↑+ Cl 2↑或CuCl 2 Cu + Cl 2↑ 3、当电解活泼金属的无氧酸盐和不活泼金属的含氧酸盐(例如:NaCl 、CuSO 4电解电解电解等)时,水和电解质均参与电解反应。
阳极反应式:2Cl - - 2e - ==Cl 2↑或4OH - - 4e -==O 2↑+ 2H 2O 阴极反应式:4H + + 4e -==2H 2↑或Cu 2+ +2e -== Cu总反应方程式:2NaCl + 2H 2O 2NaOH + H 2↑+ Cl 2↑或 2CuSO 4 + 2H 2O2Cu + O 2↑+ 2H 2SO 4二、基本应用1、判断电解的本质及电解产物例1、用惰性电极电解下列各物质的水溶液一段时间后,向剩余电解质溶液中加入适量水,能使溶液完全恢复到电解前浓度的是( )A .AgNO 3B . Na 2SO 4C .CuCl 2D .H 2SO 4解析:从物质的组成来看,电解Na 2SO 4溶液和H 2SO 4溶液时,实际为电解水,电解产物分别是氢气和氧气,且物质的量比为2∶1,即当电解一段时间后,向剩余电解质溶液中加入适量水时能使溶液完全恢复到电解前的浓度;而电解AgNO 3溶液和 CuCl 2溶液时,电解产物分别是银、氧气和铜、氯气,当向剩余电解质溶液中加入适量水,不能使溶液完全恢复到电解前浓度,而应分别加入碳酸银和氯化铜。
高二化学选修4知识点总结1电解的原理(1)电解的概念:在直流电作用下,电解质在两上电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程叫做电解.电能转化为化学能的装置叫做电解池.(2)电极反应:以电解熔融的NaCl为例:阳极:与电源正极相连的电极称为阳极,阳极发生氧化反应:2Cl-→Cl2↑+2e-.阴极:与电源负极相连的电极称为阴极,阴极发生还原反应:Na++e-→Na.总方程式:2NaCl(熔)2Na+Cl2↑2、电解原理的应用(1)电解食盐水制备烧碱、氯气和氢气.阳极:2Cl-→Cl2+2e-阴极:2H++e-→H2↑总反应:2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑(2)铜的电解精炼.粗铜(含Zn、Ni、Fe、Ag、Au、Pt)为阳极,精铜为阴极,CuSO4溶液为电解质溶液.阳极反应:Cu→Cu2++2e-,还发生几个副反应Zn→Zn2++2e-;Ni→Ni2++2e-Fe→Fe2++2e-Au、Ag、Pt等不反应,沉积在电解池底部形成阳极泥.阴极反应:Cu2++2e-→Cu(3)电镀:以铁表面镀铜为例待镀金属Fe为阴极,镀层金属Cu为阳极,CuSO4溶液为电解质溶液.阳极反应:Cu→Cu2++2e-阴极反应:Cu2++2e-→Cu高二化学选修4知识点总结2一、同系物结构相似,在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的物质物质。
同系物的判断要点:1、通式相同,但通式相同不一定是同系物。
2、组成元素种类必须相同3、结构相似指具有相似的原子连接方式,相同的官能团类别和数目。
结构相似不一定完全相同,如CH3CH2CH3和(CH3)4C,前者无支链,后者有支链仍为同系物。
4、在分子组成上必须相差一个或几个CH2原子团,但通式相同组成上相差一个或几个CH2原子团不一定是同系物,如CH3CH2Br 和CH3CH2CH2Cl都是卤代烃,且组成相差一个CH2原子团,但不是同系物。
5、同分异构体之间不是同系物。
二、同分异构体化合物具有相同的分子式,但具有不同结构的现象叫做同分异构现象。
考点十一电解原理的应用实验【考点定位】本考点考查电解原理的应用实验,目的是通过实验提升对电解原理的理解,灵活应用电解规律分析问题和解决问题。
【精确解读】一、电解原理的应用1.精炼铜和电镀铜2.氯碱工业①电解饱和食盐水溶液的反应原理.阴极电极反应式(Fe棒):2H++2e-=H2↑(H+得电子产生H2后,阴极区OH-浓度增大而显碱性) 阳极电极反应式(石墨):2C1--2e-=Cl2↑电解的总化学方程式:2NaCl+H2O 电解2NaOH+H2↑+Cl2↑②设备:离子交换膜电解槽.离子交换膜电解槽主要由阳极、阴极、离子交换膜、电解槽框和导电铜棒等组成,每台电解槽由若干个单元槽串联或并联组成.电解槽的阳极用金属钛制成;阴极由碳钢网制成。
③阳离子交换膜的作用:①把电解槽隔为阴极室和阳极室;②只允许Na+通过,而Cl-、OH-和气体则不能通过.这样,既能防止生成的H2和Cl2相混合而发生爆炸,又能避免C12进入阴极区与NaOH溶液作用生成NaClO 而影响烧碱的质量。
【精细剖析】1.电解时,根据溶液中离子放电顺序判断电解后溶液中氢离子浓度和氢氧根离子浓度的相对大小如何改变,如果电解后溶液中氢离子浓度大于氢氧根离子浓度,溶液呈酸性,如果氢氧根离子浓度大于氢离子浓度,溶液呈碱性,如果两者相等则溶液呈中性;2.用石墨作电极电解,溶液中阳离子放电顺序为:K+<Ca2+<Na+<Mg2+<Al3+<H+<Zn2+<Fe2+<Sn2+<Pb2+<H+<Cu2+<Fe3+<Hg2+<Ag+;阴离子放电顺序为:S2->SO32->I->Br->Cl->OH->含氧酸根离子>F-。
3.电解时阳极材料对电极反应的影响,如果阳极为活泼性电极,通常金属活动顺序表中Ag和排在Ag前的金属,此时电极本身被氧化;但活性电极对阴极没有影响,不参与电极反应。
【典例剖析】某化学兴趣小组用如图所示装置电解CuSO4溶液,测定铜的相对分子质量;(1)若实验中测定在标准状况下放出的氧气的体积VL,A连接直流电源的________ (填“正极”或“负极”).(2)电解开始一段时间后,在U形管中可观察到的现象有_______________________;电解的离子方程式为________________________________;(3)实验中还需测定的数据是_________(填写序号),①A极的质量增重m g ②B极的质量增重m g(4)下列实验操作中必要的是_________(填字母).A.称量电解前电极的质量B.电解后,电极在烘干称重前,必须用蒸馏水冲洗C.刮下电解过程中电极上析出的铜,并清洗、称重D.电极在烘干称重的操作中必须按“烘干-称重一再烘干一再称重”进行E.在有空气存在的情况下,烘干电极必须采用低温烘干的方法(5)铜的相对原子质量为:______________(用含有m、V的计算式表示).(6)如果用碱性(KOH为电解质)甲醇燃料电池作为电源进行实验,放电时负极的电极反应式为______________。
一、电解水惰性电极电解含氧酸、强碱溶液、活泼金属的含氧酸盐溶液时,其实质是电解水,如电解H2SO4、HNO3、NaOH、Na2SO4等溶液;电解后溶液中溶质的质量分数增大,若要恢复原来的浓度,只需加入一定量的水即可。
二、电解质本身被电解惰性电极电解无氧酸溶液(氢氟酸除外)、不活泼金属的无氧酸盐溶液,如电解盐酸、CuCl2溶液等;电解后溶液中溶质的质量分数减小,若要恢复原来的组成和浓度,需加入一定量的原溶质。
如Pt电极电解盐酸一段时间后,恢复原溶液需通入一定量的HCl气体,注意不能加盐酸。
三、放出氢气生成碱惰性电极电解活泼金属的无氧酸盐溶液时,电解质和水都有一部分被电解,同时生成氢气和碱溶液;如电解NaCl溶液等。
电解后原溶液中原溶质的质量分数减小,若要恢复原来的组成和浓度,需通入一定量的HCl 气体。
四、析出金属放出氧气生成酸惰性电极电解不活泼金属的含氧酸盐时,电解质和水都有一部分被电解,如电解CuSO4溶液、AgNO3溶液等。
电解后原溶液中溶质的质量分数减小,若要恢复原来的组成和浓度,需加入一定量CuO或Ag2O。
【重难点点睛】用惰性电极作阳极电解酸、碱、盐水溶液的规律:归纳:(1)电解含氧酸、强碱和活泼金属含氧酸盐的水溶液,实际上都是电解水,即:2H 2O电解2H 2↑+O 2↑(2)电解无氧酸(HF 除外)、不活泼金属无氧酸的水溶液,就是电解溶质本身.例如:2HCl电解H 2↑+Cl 2↑;CuCl 2电解Cu+C12↑(3)电解活泼金属无氧酸盐溶液时,电解的总化学方程式的通式可表示为:溶质+H 2O电解H 2↑+碱+卤素单质X 2(或S)(4)电解不活泼金属含氧酸盐的溶液时,电解的总化学方程式的通式可表示为:溶质+H 2O电解O 2↑+酸+金属单质(5)电解时,若只生成H 2,pH 增大.若只生成O 2,则pH 减小.若同时生成H 2和O 2,则分为三种情况:电解酸的溶液,pH 减小;电解碱的溶液,pH 增大;电解盐的溶液,pH 不变.【重难点指数】★★★★【重难点考向一】 电解原理【例1】用铂电极电解下表中各组物质的稀溶液(如图)一段时间后,甲、乙两池中溶液的pH 均碱小,且在①和④两极的电极产物的物质的量之比为1:2的是( )【答案】D【名师点睛】考查电解池的工作原理,根据电解池的工作原理,先确定电解池的电极名称,然后确定各个电极上发生的电极反应,根据要求:甲、乙两池中溶液的pH均碱小,且在①和④两极的电极产物的物质的量之比为1:2结合电极反应来找出答案。
电解原理【学习目标】1、了解电解池的工作原理;2、初步掌握一般电解反应产物的判断方法。
【要点梳理】要点一、电解原理1.定义:使电流通过电解质溶液(或熔融的电解质)而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程叫电解。
2.装置特点:电能转化为化学能。
3.形成条件:(1)与电源两个电极相连;(2)电解质溶液(或熔融的电解质);(3)形成闭合回路。
4.阴阳极的判断及反应原理(以电解熔融NaCl、CuCl2溶液为例)【电解原理#电解反应类型】要点二、电解反应类型1.只有电解质参加的反应(电解CuCl2溶液)阳极:2Cl--2e-=Cl2↑(氧化反应)阴极:Cu2++2e-=Cu(还原反应)总反应:CuCl2电解Cu+Cl2↑2.只有水参加的反应(电解稀硫酸)阳极:4OH--4e-=2H2O+O2↑阴极:2H++2e-=H2↑总反应:2H2O电解2H2↑+O2↑3.水和电解质均参加的反应(电解饱和食盐水)阳极:2Cl --2e -=Cl 2↑ 阴极:2H ++2e -=H 2↑总反应:2NaCl+2H 2O电解H 2↑+Cl 2↑+2NaOH4.电极参加的反应阳极反应:Cu-2e -=Cu 2+阴极反应:2H +-2e -=H 2↑总反应:Cu+2H + 电解Cu 2++H 2↑要点三、电解时电极反应式的书写 1.看电极。
主要是看阳极是何类型的电极,若为活性电极,电极本身被氧化发生氧化反应。
阴极一般不参与电极反应。
2.看离子。
搞清电解质溶液中存在哪些阴离子、阳离子,根据放电顺序书写电极反应式。
3.水溶液中始终有H +和OH -,放电顺序中H +、OH -之后的离子一般不参与电极反应。
例如:电解CuSO 4(aq )的电极反应分析: 如图所示:(1)看电极。
石墨作阳极,Fe 作阴极,所以两电极都不反应。
(2)看离子。
阳离子放电顺序:Cu 2+>H +,故Cu 2++2e -=Cu阴离子放电顺序:OH ->SO 42-,故4OH --4e -=2H 2O+O 2↑总方程式为:2Cu 2++2H 2O电解2Cu+O 2↑+4H +或2CuSO 4+2H 2O电解2Cu+O 2↑+2H 2SO 4要点诠释:书写电极反应式的步骤一般分为四步:(1)列物质、标得失; (2)选离子、配电荷; (3)配个数、巧用水; (4)两式加、验总式。
电解和电解的应用(1)电解电解质在直流电源作用下,在阴、阳两极发生氧化还原反应,把电能转化为化学能,两极可用惰性材料,石墨或铂。
在电镀过程中则使用被镀金属为阳极,镀件为阴极。
在使用惰性电极时,离子在电极上的放电顺序:阴极:Ag+>Cu2+>Fe2+>Zn2+>H+>Al3+>Mg2+(2)酸、碱、盐溶液的电解规律无氧酸电解是电解无氧酸,如电解盐酸:电解后溶液的pH增大。
含氧酸电解是电解水。
如电解硫酸溶液电解后溶液的pH减小。
电解强碱溶液,电解活泼金属含氧酸盐溶液时也是电解水,不同的是电解后碱溶液的pH增大,盐溶液的pH不变。
如电解NaOH、Na2SO4溶液。
活泼金属无氧酸盐的电解,是盐和水同时被电解,如电解饱和食盐水。
2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑电解后溶液的pH增大。
不活泼金属无氧酸盐电解,是盐自身电解。
如电解氯化铜溶液。
CuCl2Cu+Cl2↑因为Cu2+水解,溶液是酸性,电解后溶液的pH增大。
不活泼金属含氧酸盐电解是盐和水同时被电解,如电解硫酸铜溶液:2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4显然电解后溶液的pH减小。
以上各例都是使用隋性电极进行的电解。
(3)使用金属阳极的电解因为金属阳极比电解质溶液中的阴离子容易放电,所以易于失去电子被氧化而溶解。
可用于电镀和金属的精炼,如电解法制精铜,以精铜片做阴极,粗铜做阳极,硫酸铜溶液做电解液,反应为:阳极:Cu-2e=Cu2+进入溶液。
阴极:Cu2++2e=Cu沉积在铜片上。
作为杂质的较活泼金属氧化后的阳离子留在电解液中,比铜不活泼的金属杂质,则沉积在阳极底部,形成阳极泥。
此外当电解熔化态的活泼金属的氧化物、碱和盐时,在阴极得到活泼的金属。
故用于活泼金属的冶炼。
如,以石墨作电极,电解熔化的氧化铝,可制得铝。
若用石墨作阳极,铁作阴极,电解熔化的烧碱,可制金属钠。
若用石墨作电极,电解熔化的氯化镁,可制得金属镁。
以上所述,都是电解应用的一般规律。
电解规律【学习目标】1、通过电解装置中离子或者电极的放电顺序,能正确地判断阴极和阳极,分析电解产物;2、进行有关电化学的简单计算。
【要点梳理】要点一、电解时电极产物的判断1.阳极产物的判断。
首先看电极,如果是活性电极(除Au、Pt、石墨以外的材料作电极),则电极材料失电子,电极被溶解,溶液中的阴离子不能失电子。
如果是惰性电极(Pt、Au、石墨),则要再看溶液中阴离子的失电子能力,此时根据阴离子放电顺序加以判断。
阴离子放电顺序:S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根(SO42-、NO3-等)。
2.阴极产物的判断。
直接根据阳离子放电顺序进行判断,阳离子放电顺序:Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+(H+浓度较大时)>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+(H+浓度较小时)>Al3+>Mg2+。
要点诠释:(1)离子的放电顺序主要取决于离子的本性,但还与其他的因素有关(如离子的浓度、溶液的酸碱性等),如在电镀条件下Fe2+、Zn2+的放电顺序在H+之前。
(2)阳离子的放电顺序基本上与金属活动性顺序相反,即越活泼的金属,其阳离子越难结合电子,但需注意:Fe3+氧化性较强,排在Cu2+之前。
【电解规律#电解规律】要点二、酸、碱、盐溶液电解规律要点诠释:(1)用惰性电极电解电解质溶液时,首先要全面分析电解质溶液的组成.找全离子并分为阴、阳离子两组,然后排出阴、阳离子的放电顺序,写出两极上的电极反应式,根据两极的电极反应式写出反应的总方程式。
(2)若阴极为H+放电,则阴极区c (OH-)增大;若阳极为OH-放电,则阳极区c (H+)增大;若阴、阳极同时有H+、OH-放电,相当于电解水,电解质溶液浓度增大。
(3)用惰性电极电解时,若使电解后的溶液恢复原状态,应遵循“缺什么加什么,缺多少加多少”的原则,一般加入阴极产物与阳极产物的化合物,例如电解CuSO4溶液,发生反应2CuSO4+2H2O电解2Cu+O2↑+2H2SO4,若使溶液恢复原状态,可向溶液中加入CuO,若加入Cu(OH)2(可拆写成CuO·H2O)会使溶液中水量增多,CuSO4溶液被稀释,其他如电解NaOH溶液——加H2O,电解食盐水——通入HCl气体等。
要点三、电化学计算的基本方法原电池和电解池的计算包括两极产物的定量计算、溶液pH的计算、相对原子质量和阿伏加德罗常数测定的计算、根据电量求产物的量与根据产物的量求电量等的计算。
不论哪类计算,均可概括为下列三种方法:1.根据电子守恒法计算:用于串联电路、阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算,其依据是电路上转移的电子数相等(或阴、阳两极得、失电子守恒)2.根据总反应式计算:先写出电极反应式,再写出总反应式,最后根据总反应式列比例式计算。
3.根据关系式计算:根据得失电子守恒定律关系建立已知量与未知量之间的桥梁,建立计算所需的关系式。
要点诠释:电解的计算:首先正确书写电极反应式(要特别注意阳极材料);注意溶液中多种离子共存时,要根据离子放电顺序确定离子放电的先后;最后根据得失电子守恒进行相关计算。
【典型例题】类型一、电解质溶液的电解规律例1 用惰性电极电解含有0.1mol CuCl2和0.1mol NaBr混合溶液,电路中共0.4mol电子转移,分析其中电解过程。
【答案】阳极依次析出的物质为0.05 mol Br2、0.1mol Cl2、0.025mol O2阴极依次析出的物质为0.1 mol Cu、0.1 mol H2最终溶液为含0.1mol NaOH的溶液。
【解析】解决电解问题的分析思路是:(1)电解质溶液中的离子是什么?考虑CuCl2、NaBr和水的电离,溶液中有阳离子Cu2+、Na+、H+,阴离子Cl-、Br-、OH-;(2)通电后离子的移动方向是什么?阳离子Cu2+、Na+、H+移向阴极,阴离子Cl-、Br-、OH-移向阳极;(3)离子移动到电极后放电的顺序是什么?产物是什么?根据阴离子放电顺序:Br->Cl->OH-,阳极产物依次是Br2、Cl2、O2;根据阳离子放电顺序:Cu2+>H+>Na+(不放电),阴极产物依次是Cu、H2;(4)定量计算阳极:2Br--2e-=Br2 0.1molBr-共转移0.1mole-生成0.05 mol Br22Cl--2e-=Cl2 0.2molCl-共转移0.2mole- 生成0.1mol Cl24OH--4e-=O2+2H2O 0.1mol OH-共转移0.1mole-,生成0.025mol O2阴极:Cu2++2e-=Cu 0.1molCu2+共转移0.2mole-生成0.1 mol Cu2H++2e-=H2 0.2molH+共转移0.2mole-生成0.1 mol H2最终溶液为含0.1mol NaOH的溶液。
举一反三:【变式1】(2015 南京检测)如下图所示,X、Y、Q、W都是惰性电极,将电源接通后,W极附近颜色逐渐加深。
下列说法中不正确的是()。
A.电源的M极为正极B.甲装置中溶液的pH减小C.甲装置的两个电极上都有单质生成且物质的量之比为1∶1D.欲用乙装置给铜镀银,U极应该是Ag,电解液选择AgNO3溶液【答案】C【解析】氢氧化铁胶粒吸附阳离子带正电荷,电解时向阴极移动,所以N极是负极,则M极为正极。
电解CuSO4溶液:X极4OH--4e-==O2↑+2H2O,Y极2Cu2++4e-==2Cu,甲装置中X极与Y极生成单质的物质的量之比为1∶2,生成H2SO4,溶液的pH减小。
乙用于给铜镀银,则Ag是阳极(U极),电解液是AgNO3溶液。
例2 某同学按右图所示的装置进行电解实验。
下列说法中正确的是()。
产生A.电解过程中,铜电极上有HB.电解初期,主反应方程式为Cu+H2SO4电解CuSO4+H2↑C.电解一定时间后,石墨电极上有铜析出D.整个电解过程中,H+的浓度不断增大【思路点拨】考查电解池的原理,需要了解电极反应、总反应及电解过程。
铜连接电源的正极,所以做为电解池的阳极,本身会失电子生成铜离子。
反应初期溶液中氢离子在石墨电极放电生成氢气,当铜离子浓度达到一定程度后会继续在石墨电极放电生成铜单质。
【答案】B、C【解析】本题主要考查电解的基本原理,由题目所给图示可知,活泼金属铜作阳极,发生反应:Cu-2e-=Cu2+。
同时溶液中的H+在阴极石墨上发生反应:2H++2e-=H2↑,总反应的化有方程式为Cu+H2SO4电解CuSO4+H2↑,所以A项不正确,B项正确,D项不正确;随着电解过程不断进行,溶液中的Cu2+浓度不断增大,一定时间后即当c (Cu2+)较大时,由于Cu2+的氧化性大于H+,故此时阴极发生反应:Cu2++2e-=Cu,所以C项正确。
【总结升华】电解过程中溶液pH [或c (H+)]变化的判断方法有两种:一是利用电解类型进行判断,如H2SO4(aq)、NaOH(aq)的电解,实际上是电解水,因此pH分别减小和增大;二是直接利用电极反应进行判断,比较阴、阳两极析出产物的物质的量之比,既可通过电解化学方程式中的化学计量数作比较,亦可通过电子转移守恒关系作比较。
举一反三:【变式1】(2015 山东高考)利用LiOH和钴氧化物可制备锂离子电池正极材料。
LiOH可由电解法制备,钴氧化物可通过处理钴渣获得。
(1)利用如图装置电解制备LiOH,两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液。
B极区电解液为__________溶液(填化学式),阳极电极反应式为__________ ,电解过程中Li+向_____电极迁移(填“A”或“B”)。
(2)利用钴渣[含Co(OH)3、F e(O H)3等]制备钴氧化物的工艺流程如下:Co(OH)3溶解还原反应的离子方程式为____________________________________,铁渣中铁元素的化合价为___________,在空气中煅烧CoC2O4生成钴氧化物和CO2,测得充分煅烧后固体质量为2.41g,CO2的体积为1.344L(标准状况),则钴氧化物的化学式为__________。
【答案】(1)LiOH;2Cl‾—2e‾=Cl2↑;B(2)2Co(OH)3+4H++SO32‾=2Co2++SO42‾+5H2O;+3;Co3O4【解析】(1)B极区生产H2,同时生成LiOH,则B极区电解液为LiOH溶液;电极A为阳极,阳极区电解液为LiCl溶液,根据放电顺序,阳极上Cl‾失去电子,则阳极电极反应式为:2Cl‾—2e‾=Cl2↑;根据电流方向,电解过程中Li+向B电极迁移。
(2)在酸性条件下,Co(OH)3首先与H+反应生成Co3+,Co3+具有氧化性,把SO32‾氧化为SO42‾,配平可得离子方程式:2Co(OH)3+4H++SO32‾=2Co2++SO42‾+5H2O;铁渣中铁元素的化合价应该为高价,为+3价;CO2的物质的量为:1.344L÷22.4L/mol=0.06mol,根据CoC2O4的组成可知Co元素物质的量为0.03mol,设钴氧化物的化学式为Co x O y,根据元素的质量比可得:59x:16y=0.03mol×59g/mol:(2.41g—0.03mol×59g/mol),解得x:y=3:4,则钴氧化物的化学式为:Co3O4。
【电解规律#例1】【变式2】用电解质溶液为氢氧化钾水溶液的氢氧燃料电池电解饱和硫酸钠溶液一段时间,假设电解时温度不变且用惰性电极,下列说法不正确的是A.当电池负极消耗m g气体时,电解池阴极有m g气体生成B.电解池的阳极反应式为:4OH--4e-=2H2O+O2↑C.反应后,电池中n(KOH)不变;电解池中溶液pH变大D.电解后,c(Na2SO4)不变,且溶液中有晶体析出【答案】C类型二、电解的有关计算例3 (2015 重庆模拟)下图是一个化学过程的示意图。
(1)图中甲池是______________装置(填“电解池”或“原电池”),其中OH-移向②______极(填“CH3OH”或“O2”)。
(2)写出通入CH3OH的电极的电极反应式③:__________________。
(3)向乙池两电极附近滴加适量紫色石蕊试液,附近变红的电极为④______极(填“A”或“B”),并写出此电极的反应式:____________________________________________________。
(4)乙池中总反应的离子方程式为_______________________。
(5)当乙池中B(Ag)极的质量增加5.40 g时,乙池的pH是⑤____(若此时乙池中溶液的体积为500 mL);此时丙池某电极析出1.60 g某金属,则丙中的某盐溶液可能是________(填序号)。