[目标要求] 1.理解电解原理,初步掌握一般电解反应产物的判断方法。2.掌握电解电极反应方程式的书写。3.了解电解反应的一般规律。
一、电解。1.概念。
使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。
2.特点。1)电解是最强有力的氧化还原手段,是不可逆(填“可逆”或“不可逆”)的。
2)电解质溶液的导电过程,就是电解质溶液的电解过程。
二、电解池。
1.定义。把电能转化成化学能的装置。
2.形成条件。
1)直流电源;
2)两个电极:与电源正极相连的一极是阳极;与电源负极相连的一极是阴极;
3)电解质溶液或熔融电解质;
4)形成闭合回路。
3.装置及电极反应。
以电解cucl2溶液为例。
1)装置。2)电极反应。
4.电子流向和离子流向。
1)电子流向。
电源负极―→电解池阴极。
电解池阳极―→电源正极。
2)离子流向。
阳离子―→电解池阴极。
阴离子―→电解池阳极。
知识点一电解池。
1.如图是电解cucl2溶液的装置,其中c、d为石墨电极,则下列有关判断正确的是( )
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。
答案 c解析电流从电源的正极流出,故a为电源的正极,b为负极;与电源正极相连的c为阳极,与电源负极相连的d为阴极。在电解过程中,因为cu2+是阳离子,移向阴极d,在阴极放电析出cu,所以d电极质量增加;cl-是阴离子,移向阳极c,在阳极放电析出cl2,导致溶液中氯离子浓度降低。
2.下列有关电解池的说法正确的是( )
a.在电解池中与外接电源负极相连的电极是阳极。
b.无论电解何种物质,阳极上失电子数都与阴极上得电子数相等。
c.电解氯化铜溶液时,在阴极上有气体生成。
d.电解nacl、cucl2两种溶液,参加反应的物质是相同的。
答案 b解析与负极相连的是阴极。电解氯化铜时,阳极上有氯气生成,阴极上有铜析出;电解nacl溶液时,水参加了反应,而电解cucl2溶液时,水没有参加反应。
知识点二电解原理。
3.如图所示,x、y分别是直流电源的两极,通电后发现a极板质量增加,b极板处有无色、无味气体放出。符合这一情况的是附表中的( )
答案 a解析由题意知,通电后a极板质量增加,说明有金属析出,由此可知,a极为电解池的阴极,则x为电源负极,b、c均不符合;又b极放出的是无色无味的气体,可淘汰d。
4.在25℃时,将2个铜电极插入到一定的na2so4饱和溶液中,通直流电电解并不断搅拌,当阴极上收集到a mol气体时,溶液中析出了b mol的结晶水合物na2so4·10h2o,若保持温度不变,则所剩溶液中溶质的质量分数是( )
abc. d.
答案 c解析电解发生的电极反应:阳极为cu-2e===cu2+,阴极为2h++2e===h2↑。电解时总的化学反应方程式为cu+2h2ocu(oh)2↓+h2↑,阴极逸出a mol h2,水被电解了2a mol,根据溶解度知识,不难求出答案为c。
如果将题中的铜电极换作铂电极,只改一个字,其电解的总反应方程式即为2h2o2h2↑+o2↑,阴极逸出a mol h2,水被电解了a mol。可见因一字之差(“铜”与“铂”),答案各异。由此再次强调提高审题的准确性是多么的必要。
知识点三电解规律应用。
5.用惰性电极电解下列溶液一段时间后再加入一定量的某种纯净物(方括号内的物质),能使溶液恢复到原来的成分和浓度的是( )
a.agno3[agno3b.naoh[h2o]
c.kcl[kcld.cuso4[cu(oh)2]
答案 b解析 a项:4agno3+2h2o4ag+o2↑+4hno3脱离反应体系的物质是4ag+o2,相当于2ag2o,所以应当加入适量ag2o才能复原。(加入agno3,会使no的量增加);b项:
2h2o2h2↑+o2↑ 脱离反应体系的是2h2+o2,相当于2h2o,加入适量水可以复原。c项:2kcl+2h2o2koh+h2↑+cl2↑ 脱离反应体系的是h2+cl2,相当于2hcl,应通入适量hcl气体才能复原。
(加入盐酸时,同时也增加了水) d项:2cuso4+2h2o2h2so4+2cu+o2↑ 脱离反应体系的是2cu+o2,相当于2cuo,加入适量cuo可以复原。
6.用铂作电极电解某种溶液,通电一段时间后,溶液的ph变小,并且在阳极得到0.56 l气体,阴极得到1.12 l气体(两种气体均在相同条件下测定)。由此可知溶液可能是( )
a.稀盐酸b.kno3溶液 c.cuso4溶液 d.稀硫酸。
答案 d解析阳极与阴极产生的气体体积比为=,相当于电解水,ph变**明电解了含氧酸。
练基础落实。
1.把锌片和铁片放在盛有稀食盐水和酚酞试液混合溶液的玻璃皿中(如图所示平面图),经过一段时间后,首先观察到溶液变红的区域是( )
a.ⅰ和ⅲ附近 b.ⅰ和ⅳ附近 c.ⅱ和ⅲ附近 d.ⅱ和ⅳ附近。
答案 b解析此题将电解知识与原电池知识融合在一起。要解决此问题,必须要从概念、模型、电极名称、电极反应式等方面去区分,这些知识都弄清楚了,才能顺利解答此题,达到“在应用中理解、在理解中应用”的效果。左图为电解池,fe为阳极,阳极反应式为fe-2e-==fe2+;zn为阴极,阴极反应式为2h++2e-==h2↑,因此ⅰ区域c(oh-)变大,碱性增强使酚酞变红;右图为原电池,fe为正极,正极反应式为2h2o+o2+4e-==4oh-,因此ⅳ区域c(oh-)变大,碱性增强使酚酞变红。
2.用惰性电极实现电解,下列说法正确的是( )
a.电解稀硫酸溶液,实质上是电解水,故溶液ph不变。
b.电解稀氢氧化钠溶液,要消耗oh-,故溶液ph减小。
c.电解硫酸钠溶液,在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1∶2
d.电解氯化铜溶液,在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1∶1
答案 d解析电解稀h2so4,其实质是电解水,因溶剂减少,h2so4浓度将增大,故溶液的ph变小;电解稀naoh溶液,虽然oh-在阳极放电,但h+同时也在阴极放电,其实质同样是电解水,溶液的浓度也将变大,故溶液的ph变大;电解na2so4溶液,其实质也是电解水,在阴极和阳极分别析出h2和o2,二者的物质的量之比为2∶1,而非1∶2;电解cucl2溶液,在阴、阳两极上分别析出cu和cl2,二者的物质的量之比为1∶1。
3.电解cucl2与nacl的混合溶液,阴极上和阳极上最先析出的物质为( )
a.h2和cl2 b.cu和cl2c.h2和o2 d.cu和o2
答案 b解析溶液中cu2+、h+、na+移向阴极,cu2+先放电得到cu;cl-、oh-移向阳极,cl-先放电得到cl2。
4.在水中加等物质的量的ag+、pb2+、na+、so、no、cl-,该溶液放在用惰性电极作电极的电解槽中,通电片刻,则氧化产物与还原产物质量比为( )
a.35.5∶108 b.16∶207c.8∶1d.108∶35.5
答案 c解析溶液中的六种离子,有四种发生反应生成沉淀,ag++cl-==agcl↓、pb2++so===pbso4↓,最后溶液就成了nano3溶液;而电解nano3溶液,实质上就是电解水,电解方程式为2h2o2h2↑+o2↑。氧化产物和还原产物的质量之比为m(o2)∶m(h2)=(1 mol×32 g·mol-1)∶(2 mol×2 g·mol-1)=8∶1,即c项正确。
5.下列说法正确的是( )
电解是把电能转变成化学能的过程 ②电解是化学能转变成电能的过程 ③电解质溶液导电是化学变化,金属导电是物理变化 ④不能自发进行的氧化还原反应,通过电解的原理可以实现 ⑤任何溶液被电解时,必然导致氧化还原反应的发生。
abcd.①③
答案 d解析从能量角度看,电解是把电能转变成化学能的过程,故①对、②错;电解质溶液的导电过程,必将伴随着两个电极上氧化还原反应的发生,同时生成新的物质,故③、⑤对;某些不能自发进行的氧化还原反应,通过电解的原理供给电能也可以实现,故④对。所以d选项符合题意。
练方法技巧。
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