电解的原理
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电解的原理电解是一种通过电流使电解质发生化学变化的过程。
在电解过程中,电解质溶液或熔融状态下的电解质被电流通过,发生氧化还原反应,从而在阳极和阴极上析出相应的物质。
电解是一种重要的化学反应过程,广泛应用于电化学、冶金、化工等领域。
电解的基本原理是电解质在电场作用下发生离子迁移,从而在电极上发生氧化还原反应。
在电解过程中,电解质溶液中的正离子向阴极迁移,而负离子向阳极迁移。
当正离子到达阴极时,它们接受电子并发生还原反应;而当负离子到达阳极时,它们失去电子并发生氧化反应。
这样,电解质溶液中的物质就被分解成了对应的元素或化合物。
电解的原理可以用化学方程式来表示。
以氯化钠为例,当氯化钠溶液被电解时,会发生如下的化学反应:在阴极上,2H2O + 2e→ H2 + 2OH-。
在阳极上,2Cl→ Cl2 + 2e-。
综合反应,2H2O + 2Cl→ H2 + Cl2 + 2OH-。
从上述化学反应可以看出,电解过程中氯化钠分解为氢气、氯气和氢氧根离子。
这个过程就是电解的基本原理所在,通过电流使电解质分解成相应的物质。
电解的原理也可以通过离子迁移和电极反应来解释。
在电解质溶液中,正离子向阴极迁移的同时,阴离子向阳极迁移。
在电极上,正离子接受电子发生还原反应,而负离子失去电子发生氧化反应。
这样,电解质溶液中的化学物质就被分解成了相应的物质。
电解的原理对于许多工业过程具有重要意义。
例如,电解可以用于生产金属、制取氯气、生产氢氧化钠等。
在电化学领域,电解也被广泛应用于电池、电解池等设备中。
此外,电解还可以用于废水处理、废气处理等环境保护领域。
总之,电解是一种重要的化学反应过程,其原理是通过电流使电解质发生化学变化。
电解的原理可以通过化学方程式、离子迁移和电极反应来解释。
电解的原理在工业生产、电化学、环境保护等领域有着广泛的应用。
通过深入理解电解的原理,可以更好地应用电解技术,促进工业生产和科学研究的发展。
电解原理及应用一、电解原理1.电解: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.电解池的组成:⑴阳极——与电源正极相连阴极——与电源负极相连⑵形成条件:①直流电源②两个电极③电解质溶液(或熔化的电解质)④形成闭合回路3.电解反应类型⑴惰性电极:(电极不参加反应)①只有电解质参加的反应例:电解CuCl2溶液阴极反应:Cu2++2e-=Cu阳极反应:2Cl--2e-=Cl2↑总反应:CuCl2Cu+Cl2↑在电场作用下,CuCl2溶液中阳离子(Cu2+,H+)向阴极移动,阴离子(Cl-,OH-)向阳极移动。
Cu2+得电子能力大于H+,Cl-失电子能力大于OH-。
②只有水参加的反应:例:电解H2SO4溶液阳极:4OH--4e-=2H2O+O2↑阴极:2H++2e-=H2↑总反应:2H2O 2H2↑+O2↑电解H2SO4溶液,相当于电解水,不断电解过程中H+浓度增大,H2SO4浓度增大,溶液pH值减小。
③水和电解质均参加反应。
例:电解NaCl溶液阳极:2Cl--2e-=Cl2↑阴极:2H++2e-=H2↑总反应:2NaCl+2H2O H2↑+Cl2↑+2NaOH电解过程中H+得电子,破坏水的电离平衡,H 2O H++OH-,水的电离平衡向右移动,溶液pH值增大。
⑵电极参加反应[金属做阳极(除Pt外)]:例:金属作阳极时,金属失电子,而不是阴离子失电子。
在阳极,Cu失电子能力大于SO42-、OH-,因此电极Cu首先失电子:阳极反应:Cu-2e-=Cu2+阴极反应:2H+-2e-=H2↑总反应:Cu+2H+ Cu2++H2↑从总反应看出不活泼的Cu将较活泼H置换出来,不符合金属活动顺序表,因此化学反应能不能发生没有严格界限,不能自发进行的反应,提供能量(如电解)也能进行。
二、电解反应规律:1.当惰性材料做电极时,阴、阳离子放电顺序为:说明:①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。
电解的基本原理电解是一种通过电流作用使电解质溶液中的离子发生氧化或还原的化学过程。
它是一种重要的化学反应方法,被广泛应用于电池、电镀、电解制氢等领域。
电解的基本原理是利用外加电势将电解质溶液中的离子分解成原子或离子。
在电解质溶液中,正离子被称为阳离子,负离子被称为阴离子。
当外加电势足够大时,电解质溶液中的阳离子会向阴极移动,阴离子会向阳极移动。
这是因为电势差产生的电场力驱使离子在溶液中运动。
在电解过程中,阳极是正极,阴极是负极。
当电解质溶液中的阳离子到达阴极时,它们会接受电子并发生还原反应,形成原子或分子。
而阴离子到达阳极时,会失去电子并发生氧化反应。
这些化学反应产生的电子流构成了电流,使得电解质溶液中的离子得以分解。
电解过程中,还有一个重要的现象是电解质溶液中的离子浓度的变化。
当离子发生氧化或还原反应时,它们会消耗或产生,导致电解质溶液中的离子浓度发生变化。
这种变化可以通过电流的测量来确定,从而了解电解过程中的化学反应情况。
电解的原理还涉及到电解质溶液中的电导性。
电导性是指电解质溶液对电流的导电能力。
电解质溶液中的离子越多,电导性就越强。
在电解过程中,电解质溶液中的离子分解成原子或离子,会增加电解质溶液的电导性。
通过测量电导性的变化,可以了解电解过程的进行情况。
电解过程中,电解质溶液中的阳离子和阴离子的化学反应是相互独立的。
它们的反应速率取决于离子的浓度、电流的大小和电解质溶液的性质。
在一些情况下,阳离子和阴离子的反应速率可能不同,导致电解质溶液中的离子不是完全分解。
这种情况下,电解过程会产生副反应,影响电解的效率。
电解作为一种化学反应方法,在工业生产和实验室研究中起着重要作用。
例如,电池就是利用电解原理将化学能转化为电能的装置。
电镀则是利用电解过程在金属表面形成保护层或改变外观的方法。
电解制氢则是利用电解将水分解成氢气和氧气的过程。
电解是一种通过电流作用使电解质溶液中的离子发生氧化或还原的化学过程。
电解的原理
电解,也称为电解分解,是一种有趣并可带来很多新奇体验的生活方式。
电解就是将化学物质在电场的作用下,以无机的和有机的产物的形式聚集到同一体系。
当一种物质被放入它的电解液中,经过电解反应,会产生降解物和氧化物。
电场就是一种特殊的电磁场,它是一种经过布置的电流,可以通过计算机引擎等装置进行调节,以产生希望自己设定的电动势及电动力。
电解液是一种混合体,由电解质,溶质,辅助物质和抗凝剂组成,因此它可以吸收电解质中的电荷,形成电解反应。
当原材料受到电解的作用时,它就会经历一系列的反应,产生多种不同的有机或无机物质,并同时形成氧化还原平衡,这种反应也称为分离反应。
借助电场,电解可以诱发一些不可能有自由基发生反应的化学物质,从而产生相对复杂的物质,使生活变得多姿多彩。
使用电解可以制作许多可以带给人们惊喜的新奇物品。
例如,可以通过电解制作饰品,锻造从来不锈螺旋,制作浓缩营养汁饮料,以及更多有创意的物品。
除此之外,电解还能够净化水、帮助作物发展等。
总之,电解已经在生活中发挥着独特的作用,能够丰富我们的生活实践和想象。
电解的基本原理电解是一种将电能转化为化学能的过程。
它是基于离子在电场中运动的原理。
在电解过程中,电解质溶液中的离子会在电场的作用下向电极运动,从而发生化学反应。
电解的基本原理可以通过以下几个方面来解释。
1. 电解质溶液的离解电解质溶液是指能够导电的溶液,其中溶解了离子化合物。
当电解质溶液中的离子化合物溶解时,其离子会与溶剂分子发生作用,形成离子和溶剂分子的水合物。
水合离子可以在溶液中自由运动,并参与到电解过程中。
2. 电解质溶液的电解在电解质溶液中,当外加电压施加到电解槽中的电极上时,正极吸引阴离子,负极吸引阳离子。
离子在电场的作用下向电极运动,离子运动的速度与电场强度和离子的电荷量有关。
当离子到达电极表面时,它们会与电极表面发生化学反应,从而发生电解。
3. 电解过程的化学反应在电解过程中,电解质溶液中的离子与电极表面发生化学反应。
在负极上,阳离子接受电子,发生还原反应;在正极上,阴离子失去电子,发生氧化反应。
这些化学反应导致电解质溶液中的化学物质发生转化,形成新的物质。
4. 电解过程的能量转化在电解过程中,电能被转化为化学能。
当外加电压施加到电解槽中时,电源向电解槽提供了电能,而电解槽中的化学反应则将电能转化为化学能。
这种能量转化是可逆的,即化学能可以转化为电能,从而实现电解质溶液的电解反应。
电解的基本原理可以通过上述几个方面来描述。
电解是一种将电能转化为化学能的重要过程,广泛应用于电化学分析、电镀、电解制氧等领域。
通过深入理解电解的基本原理,可以更好地掌握和应用电解技术,推动科学技术的发展。
电解法原理电解法是一种利用电流将化学物质分解成离子的方法。
它是一种重要的化学反应方法,在工业生产和实验室中都有广泛的应用。
电解法原理的理解对于理解电化学和相关领域的研究具有重要意义。
首先,我们来了解一下电解的基本概念。
电解是指在电解质溶液或熔融状态下,利用外加电压的作用,使正负电荷离子在电极上发生氧化还原反应,从而使化学物质发生分解的过程。
电解质溶液中的正负离子会向电极移动,而在电极上发生氧化还原反应,产生新的物质。
电解法的原理基于电化学理论,主要涉及电解质、电极和外加电压三个方面。
首先,电解质是电解过程中的重要组成部分,它能够在溶液或熔融状态下导电。
通常情况下,电解质是由离子化合物组成的,如盐类、酸类、碱类等。
在电解质溶液中,正负离子会向两极移动,从而完成电解过程。
其次,电解法涉及到电极的作用。
电解过程中,需要使用两个电极,分别为阳极和阴极。
阳极是正极,通常是由活泼金属或导电材料制成,它在电解过程中接受阴离子的电子,发生氧化反应。
而阴极是负极,通常是由惰性金属或导电材料制成,它在电解过程中释放出电子,接受阳离子的电子,发生还原反应。
最后,外加电压是电解法能够进行的前提条件。
外加电压提供了电解过程所需的能量,使得正负离子能够在电解质溶液中进行移动,从而在电极上发生氧化还原反应。
外加电压的大小和极性将直接影响电解过程中产生的化学反应和产物。
总的来说,电解法原理是基于电解质、电极和外加电压三个方面的相互作用。
通过控制这三个方面的条件,可以实现对化学物质的分解和转化,从而得到所需的产物。
电解法在金属冶炼、电镀、电解水制氢、电解制氧、电解制碱等领域有着重要的应用,对于促进工业生产和推动科学研究起着重要的作用。
在实际操作中,我们需要根据具体的化学反应条件和要求,选择适当的电解质、电极材料和外加电压,以实现所需的化学反应。
同时,还需要注意控制电解过程中的温度、电流密度、电解时间等参数,以确保电解过程的稳定性和高效性。
电解电解(Electrolysis)是将电流通过电解质溶液或熔融态电解质,(又称电解液),在阴极和阳极上引起氧化还原反应的过程,电化学电池在外加直流电压时可发生电解过程。
电解电流通过物质而引起化学变化的过程。
化学变化是物质失去或获得电子(氧化或还原)的过程。
电解过程是在电解池中进行的。
电解池是由分别浸没在含有正、负离子的溶液中的阴、阳两个电极构成。
电流流进负电极(阴极),溶液中带正电荷的正离子迁移到阴极,并与电子结合,变成中性的元素或分子;带负电荷的负离子迁移到另一电极(阳极),给出电子,变成中性元素或分子。
电解池:将电能转化为化学能的装置叫电解池。
电解池构成三要素:直流电源、电极(阴阳极)电解质溶液(或熔融电解质)将直流电通过电解质溶液或熔体,使电解质在电极上发生化学反应,以制备所需产品的反应过程。
电解过程必须具备电解质、电解槽、直流电供给系统、分析控制系统和对产品的分离回收装置。
电解过程应当尽可能采用较低成本的原料,提高反应的选择性,减少副产物的生成,缩短生产工序,便于产品的回收和净化。
电解过程已广泛用于有色金属冶炼、氯碱和无机盐生产以及有机化学工业。
1807年,英国科学家H.戴维将熔融苛性碱进行电解制取钾、钠,从而为获得高纯度物质开拓了新的领域。
1833年,英国物理学家M.法拉第提出了电化学当量定律(即法拉第第一、第二定律)。
1886年美国工业化学家C.M.霍尔电解制铝成功。
1890年,第一个电解氯化钾制取氯气的工厂在德国投产。
1893年,开始使用隔膜电解法,用食盐溶液制烧碱。
1897年,水银电解法制烧碱实现工业化。
至此,电解法成为化学工业和冶金工业中的一种重要生产方法。
1937年,阿特拉斯化学工业公司实现了用电解法由葡萄糖生产山梨醇及甘露糖醇的工业化,这是第一个大规模用电解法生产有机化学品的过程。
1969年又开发了由丙烯腈电解二聚生产己二腈的工艺。
电解原理介绍电解原理:电解质中的离子常处于无秩序的运动中,通直流电后,离子作定向运动(图1)。
高考电化学知识点——电解原理(一)电解原理1. 电解池:把电能转化为化学能的装置,也叫电解槽。
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。
4. 电子流向:(电源)负极—(电解池)阴极—(离子定向运动)电解质溶液—(电解池)阳极—(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,发生氧化反应阴极:与直流电源的负极相连的电极,发生还原反应6. 电解CuCl2溶液的电极反应:阳极:2Cl- -2e-=Cl2 (氧化)阴极:Cu2++2e-=Cu(还原总反应式:CuCl2=Cu+Cl2 ↑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规律总结:电解反应离子方程式书写:放电顺序:阳离子放电顺序:Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+(指酸电的)>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+> Al3+ > Mg2+ >Na+ >Ca2+ >K+阴离子的放电顺序:是惰性电极时:S2->I->Br->Cl->OH->NO3->SO42-(等含氧酸根离子)> F-是活性电极时:电极本身溶解放电注先要看电极材料,是惰性电极还是活性电极,若阳极材料为活性电极(Fe、Cu)等金属,则阳极反应为电极材料失去电子,变成离子进入溶液;若为惰性材料,则根据阴阳离子的放电顺序,依据阳氧阴还的规律来书写电极反应式。
电解质水溶液电解产物的规律:类型电极反应特点实例电解对象电解质浓度分解电解质型电解质电离出的阴阳离子分别在两极放电HCl 电解质减小CuCl2放H2生成碱型阴极:水放H2生碱阳极:电解质阴离子放电NaCl电解质和水生成新电解质放氧生酸型阴极:电解质阳离子放电阳极:水放O2生酸CuSO4电解质和水生成新电解质电解水型阴极:4H++4e-==2H2 ↑阳极:4OH--4e-==O2↑+ 2H2ONaOH水增大Na2SO4上述四种类型电解质分类:(1)电解水型:含氧酸,强碱,活泼金属含氧酸盐(2)电解电解质型:无氧酸,不活泼金属的无氧酸盐(氟化物除外)(3)放氢生碱型:活泼金属的无氧酸盐(4)放氧生酸型:不活泼金属的含氧酸盐(二)电解原理的应用1. 电解饱和食盐水以制造烧碱、氯气和氢气(1)电镀应用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的方法(2)电极、电解质溶液的选择:阳极:镀层金属,失去电子,成为离子进入溶液M- ne-==Mn+阴极:待镀金属(镀件):溶液中的金属离子得到电子,成为金属原子,附着在金属表面Mn+ + ne-==M电解质溶液:含有镀层金属离子的溶液做电镀液镀铜反应原理阳极(纯铜):Cu-2e-=Cu2+阴极(镀件):Cu2++2e-=Cu,电解液:可溶性铜盐溶液,如CuSO4溶液2. 电镀应用之一:铜的精炼阳极:粗铜;阴极:纯铜电解质溶液:硫酸铜3. 电冶金(1)电冶金:使矿石中的金属阳离子获得电子,从它们的化合物中还原出来用于冶炼活泼金属,如钠、镁、钙、铝(2)电解氯化钠:通电前,氯化钠高温下熔融:NaCl==Na++Cl-通直流电后:阳极:2Na++ 2e-==2Na阴极:2Cl- - 2e-==Cl2↑规律总结:原电池、电解池、电镀池的判断规律(1)若无外接电源,又具备组成原电池的三个条件。
电解的基本原理
电解是指在电场作用下,将电解质溶液或熔融的电解质加热至一定温
度后,使其发生氧化还原反应,从而在阳极和阴极上产生气体或沉淀
等现象的化学过程。
这种过程是利用外加电场的能量将化学能转换为
电能的过程。
电解的基本原理可以归纳为以下几点:
1. 伏打定律
伏打定律是描述电解过程中产生气体的规律。
它表明,在相同条件下,产生气体的速率与通过液体中的电流强度成正比,与生成气体所需的
物质量成正比。
2. 阳极和阴极反应
在电解过程中,阳极和阴极上会发生不同的反应。
通常情况下,阳极
会发生氧化反应,而阴极会发生还原反应。
这些反应会引起物质从溶
液中析出或消失。
3. 离子迁移
在电解过程中,离子会在外加电场作用下向相对方向移动。
正离子会向阴极移动,而负离子则会向阳极移动。
这种离子迁移是导致电解质发生化学反应的重要因素。
4. 电解液浓度
电解液的浓度对电解过程也有影响。
通常情况下,当电解液浓度增加时,产生的沉淀物或气体数量也会增加。
这是因为更多的离子可以参与到反应中。
5. 温度和压力
温度和压力对电解过程也有影响。
通常情况下,当温度升高时,反应速率会增加。
而在熔融状态下进行电解时,压力则会影响到析出物的形态和数量。
总之,电解是一种利用外加电场将化学能转换为电能的过程。
它基于伏打定律、阳极和阴极反应、离子迁移、电解液浓度以及温度和压力等原理。
了解这些原理可以帮助我们更好地理解和掌握电化学知识,并在实践中更好地运用它们。
电解原理一、电解原理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叫做电解.借助于电流引起氧化还原反应的装置,也就是把电能转变为化学能的装置,叫做电解池或电解槽.构成电解池(电解槽)的条件:(1)有外加直流电源.(2)有电解质溶液或熔融的离子化合物.(3)有两个电极(材料为金属或石墨,两极材料可相同或不同):阴极:与直流电源的负极直接相连的一极.阳极:与直流电源的正极直接相连的一极.(4)两个电极要与电解质溶液接触并形成回路.注意:电解池的阴、阳极完全由外加直流电源的负、正极确定,与电极材料本身的性质无关.而原电池的正、负极则由构成电极材料本身的性质决定.2、惰性电极和活性电极:在电解时,根据电极本身是否参与氧化还原反应,可把电极分为惰性电极和活性电极两类:①惰性电极(C、Pt等):只起导电作用,不参与反应;②活性电极(除Pt、Au外的其余金属):当作阳极时,除起导电作用外,还失去电子变成金属阳离子进入溶液中.3、离子放电顺序①在阴极上.在阴极上发生的是得电子反应,因此,电极本身只起导电作用而不能发生氧化还原反应,发生反应的是溶液中的阳离子,它们得电子的能力顺序为:说明:上列顺序中H+有两个位置:在酸溶液中,H+得电子能力在Cu2+与Pb2+之间;若在盐溶液中,则H+位于Zn2+与Ag+之间.②在阳极上.首先应考虑电极是活性电极还是惰性电极,若为活性电极,则是阳极本身失去电子被氧化成阳离子进入溶液中,即此时不能考虑溶液中阴离子的失电子情况;若为惰性电极,溶液中的阴离子失电子的能力顺序为:二、电解池与原电池对比电极电极反应电子转移方向能量转变举例原电池正、负极由电极材料决定:相对活泼的金属作负极;较不活泼的金属作正极负极:电极本身失去电子,发生氧化反应正极:溶液中的阳离子得到电子,发生还原反应电子由负极流出,经外电路回正极化学能转变为电能铜锌原电池负极:Zn ﹣2e ﹣=Zn 2+正极:2H ++2e ﹣=H 2↑电解池阴、阳极完全由外加直流电源的负、正极决定:与直流电源正极相连的是阳极;与直流电源负极相连的是阴极阴极:较易获得电子的阳离子优先得到电子,发生还原反应阳极,金属或较易失去电子的阴离子优先失去电子,发生氧化反应电子由直流电源的负极流出,经导线到达电解池的阴极,然后通过电解液中的离子放电,电子再从阳极经导线回到直流电流的正极电能转变为化学能以石墨为电极电解CuCl 2溶液阳极:2C1﹣﹣2e ﹣=C12↑阴极:Cu 2++2e ﹣=Cu ↓三、电解原理的应用1、精炼铜和电镀铜项目铜的电解精炼电镀铜含义利用电解原理将粗铜中的杂质(如锌、铁、镍、银、金等)除去,以利用电解原理在某些金属的表面镀上一薄层其他金属(铜)或合金的过程获得电解铜(含Cu的质量分数达99.95%~99.98%)的过程目的制得电解铜,以增强铜的导电性使金属更加美观耐用,增强防锈抗腐能力电解液CuSO4溶液(加入一定量的硫酸)含有镀层金属离子(Cu2+)的电解质溶液作电镀液(如CuSO4溶液)阳极材料粗铜镀层金属(Cu)阴极材料纯铜待镀金属制品电极反应式阴极Cu2++2e﹣=Cu Cu2++2e﹣=Cu 阳极Cu﹣2e﹣=Cu2+Zn﹣2e﹣=Zn2+Ni﹣2e﹣=Ni2+Cu﹣2e﹣=Cu2+特点①阳极反应为粗铜中的Cu及杂质失去电子而溶解②溶液中①阳极本身失去电子而溶解②溶液中金属阳离子的浓度保持不变③溶液的pH保持不变CuSO4的浓度基本不变说明当阳极上的Cu失去电子变成Cu2+溶解后,银、金等金属杂质以单质的形式沉积于电解槽底,形成阳极泥①铜镀层通常主要用于电镀其他金属之前的预镀层,以使镀层更加牢固和光亮②电镀工业的废水中常含剧毒物质如氰化物、重金属等.因此必须经过处理才能排放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+H2O2NaOH+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.【命题方向】题型一:电解原理典例1:(2014•广州一模)某小组设计电解饱和食盐水的装置如图,通电后两极均有气泡产生,下列叙述正确的是()A.铜电极附近观察到黄绿色气体B.石墨电极附近溶液呈红色C.溶液中的Na+向石墨电极移动D.铜电极上发生还原反应分析:根据电解饱和食盐水的装置,如果通电后两极均有气泡产生,则金属铜电极一定是阴极,根据电解池的工作原理结合电极反应来回答判断即可.解答:根据电解饱和食盐水的装置,如果通电后两极均有气泡产生,则金属铜电极一定是阴极,该极上的反应:2H++2e﹣=H2↑,阳极上是氯离子失电子,发生的电极反应为:2Cl﹣﹣2e﹣=Cl2↑.A、金属铜电极一定是阴极,该极上的反应为2H++2e﹣=H2↑,铜电极附近观察到无色气体,故A错误;B、石墨电极是阳极,该电极附近发生的电极反应为:2Cl﹣﹣2e﹣=Cl2↑,可以观察到黄绿色气体产生,故B错误;C、电解池中,阳离子移向阴极,即移向铜电极,故C错误;D、金属铜电极是阴极,该极上的反应为2H++2e﹣=H2↑,属于还原反应,故D正确.故选D.点评:本题考查学生电解池的工作原理知识,注意电解池的阳极材料决定电极反应的书写,难度不大.题型二:电解池和原电池综合典例2:(2011•连云港模拟)某化学兴趣小组的同学用如图所示装置研究电化学问题.当闭合该装置的电键时,观察到电流计的指针发生偏转.下列有关说法不正确的是()A.甲装置是原电池,乙装置是电解池B.当甲中产生0.1mol气体时,乙中析出固体的质量为6.4gC.实验一段时间后,甲烧杯中溶液的pH增大D.将乙中的C电极换成铜电极,则乙装置可变成电镀装置分析:A、依据装置图分析电极与电解质溶液可知电极活泼性相差大的为原电池,甲池为原电池,乙池为电解池;B、依据电极反应和电子守恒计算分析;C、甲池中氢离子在铜电极得到电子生成氢气,溶液中氢离子浓度减小,溶液pH增大;D、乙中C电极和原电池负极连接做电解池的阴极,换做铜对电解过程无影响,不能形成电镀装置,电镀装置是阳极为镀层金属.解答:A、Zn、Cu电极和稀硫酸构成原电池,其中Zn作负极,Cu作正极;乙装置是电解池,C为阴极,Pt为阳极,故A正确;B、当甲中产生0.1mol H2时,电极反应无味2H++2e﹣═H2↑,电路转移0.2mol电子,乙中电解池中,阴极上电极反应为Cu2++2e﹣═Cu,依据电子守恒计算得到0.1mol Cu,质量为6.4g,故B正确;C、实验一段时间后,甲烧杯的溶液中c(H+)减小,pH增大,故C正确;D、乙中的C电极是阴极,将其换成铜电极,该装置不是电镀装置,故D错误.故选:D.点评:本题考查了原电池和电解池原理的分析应用,电极反应和电极判断,电子守恒的计算应用是解题关键,题目难度中等.题型三:电解混合溶液相关计算典例3:500mL KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO3﹣)=0.6mol•L﹣1,用石墨作电极电解此溶液,当通电一段时间后,两极均收集到2.24L气体(标准状况下),假定电解后溶液体积仍为500mL,下列说法正确的是()A.原混合溶液中c(K+)为0.2mol•L﹣1B.上述电解过程中共转移0.2mol电子C.电解得到的Cu的物质的量为0.05mol D.电解后溶液中c(H+)为0.2mol•L﹣1分析:电解硝酸钾和硝酸铜混合溶液时,阳极上氢氧根离子放电生成氧气,阴极上先铜离子放电生成铜单质,当铜离子完全析出时,氢离子放电生成氢气,根据得失电子守恒计算铜的物质的量,再结合电荷守恒计算钾离子的浓度,据此分析解答.解答:电解硝酸钾和硝酸铜混合溶液时,阳极上氢氧根离子放电生成氧气,阴极上先铜离子放电生成铜单质,当铜离子完全析出时,氢离子放电生成氢气,气体的物质的量0.1mol;每生成1mol氧气转移4mol电子,每生成1mol氢气转移2mol电子,每生成1mol铜转移2mol 电子,所以根据转移电子守恒得铜的物质的量0.1mol,则铜离子的物质的量浓度0.2mol/L,根据电荷守恒得钾离子浓度=0.6mol•L﹣1﹣0.2mol/L×2=0.2mol/L,A.根据分析知,原混合溶液中c(K+)为0.2mol•L﹣1,故A正确;B.转移电子的物质的量=0.1mol×4=0.4mol,故B错误;C.根据以上分析知,铜的物质的量为0.1mol,故C错误;D.当电解硝酸铜时溶液中生成氢离子,当电解硝酸钾溶液时,实际上是电解水,所以电解后氢离子的物质的量为氧气的4倍,为0.1mol×4=0.4mol,则氢离子浓度0.8mol/L,故D错误;故选:A.点评:本题考查了电解原理,明确离子放电顺序是解本题关键,结合转移电子守恒、电荷守恒来分析解答,难度中等.题型四:电解酸、碱、盐水溶液产物及溶液pH变化分析典例4:用石墨作电极,电解1mol•L﹣1下列物质的溶液,溶液的pH保持不变的是()A.HCl B.CuSO4C.Na2SO4D.NaCl分析: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;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﹣,据此即可解答.解答:A.用石墨作电极电解盐酸,电解过程中,阳极:溶液中阴离子OH﹣、Cl﹣移向阳极,放电顺序Cl﹣>OH﹣,Cl﹣放电发生氧化反应,阳极电极反应式:2Cl﹣﹣2e﹣═Cl2↑;阴极:溶液中阳离子H+移向阴极放电2H++2e﹣=H2↑,所以溶液中氢离子浓度逐渐减小,pH值逐渐变大,故A错误;B.用石墨作电极电解CuSO4溶液,电解过程中,阳极:溶液中阴离子OH﹣、SO42﹣移向阳极,氢氧根离子放电发生氧化反应,电极反应式:4OH﹣﹣4e﹣═2H2O+O2↑;阴极:溶液中阳离子Cu2+、H+移向阴极发生还原反应,电极反应:2Cu2++4e﹣═2Cu;所以溶液中氢氧离子浓度逐渐减小,氢离子浓度逐渐增大,pH值逐渐变小,故B错误;C.用石墨作电极电解硫酸钠溶液,溶液中氢离子、氢氧根离子放电,阴极:4H++4e﹣=2H2↑,阳极4OH﹣﹣4e﹣═2H2O+O2↑;相当于电解水,导致溶液中硫酸钠的浓度增大,但溶液中氢离子和氢氧根离子的浓度不变,所以溶液的pH值保持不变,故C正确;D.用石墨作电极电解氯化钠溶液时,阴极电极反应式为:2H2O+2e﹣=H2↑+2OH﹣,阳极上氯离子失电子发生氧化反应,电极反应式为:2Cl﹣﹣2e﹣=Cl2↑,同时生成氢氧化钠,所以其电池反应式为:2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑,所以溶液中氢离子浓度逐渐减小,pH值逐渐变大,故D错误;故选C.点评:本题以电解原理为载体考查了电解质溶液中离子的放电顺序,电解电解质溶液时,有电解水型,如电解硫酸钠溶液;有电解电解质型,如电解氯化铜溶液;有电解电解质和水型,如电解氯化钠溶液,明确电极反应是解答本题的关键,题目难度不大.题型五:电解原理的应用(见铜的精炼和氯碱工业相关考点卡片)【解题方法点拨】用惰性电极作阳极电解酸、碱、盐水溶液的规律:物质代表物参加电解的物质阴极(区)产物阳极(区)产物溶液pH的变化酸含氧酸H2SO4、HNO3H 2O H2O2减小无氧酸(除HF)HCl HCl H2C12增大碱强碱NaOH、KOH H2O H2O2增大盐不活泼金属的无氧酸盐CuCl2CuCl2Cu C12增大(若考虑C12的溶解,则pH减小)活泼金属的无氧酸盐NaCl NaCl、H2O H2、NaOH C12减小不活泼金属的含氧酸盐CuSO4、AgNO3CuSO4、H2OAgNO3、H2OCu;Ag O2、H2SO4O2、HNO3增大活泼金属的含氧酸盐K2SO4、NaNO3KNO3、Na2SO4H2O H2O2不变归纳:(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:2H2O2H2↑+O2↑(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 H2↑+Cl2↑;CuCl2Cu+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+H2O H2↑+碱+卤素单质X2(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+H2O O2↑+酸+金属单质(5)电解时,若只生成H2,pH增大.若只生成O2,则pH减小.若同时生成H2和O2,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.。
考纲要求 1.理解电解池的构成、工作原理及应用,能书写电极反应和总反应方程式。
2.了解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害、防止金属腐蚀的措施。
考点一电解的原理1.电解定义在电流作用下,电解质在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程。
2.能量转化形式电能转化为化学能。
3.电解池(1)构成条件①有与电源相连的两个电极。
②电解质溶液(或熔融盐)。
③形成闭合回路。
(2)电极名称及电极反应式(如图)(3)电子和离子的移动方向4.阴阳两极上放电顺序阴离子失去电子或阳离子得到电子的过程叫放电。
离子的放电顺序取决于离子本身的性质即离子得失电子的能力,另外也与离子的浓度及电极材料有关。
(1)阴极:阴极上放电的总是溶液中的阳离子,与电极材料无关。
氧化性强的先放电,放电顺序:(2)阳极:若是活性电极作阳极,则活性电极首先失电子,发生氧化反应。
若是惰性电极作阳极,则仅是溶液中的阴离子放电,常见离子的放电顺序是特别提醒一般情况下,离子按上述顺序放电,但如果离子浓度相差十分悬殊,离子浓度大的也可以先放电。
如理论上H+的放电能力大于Fe2+、Zn2+,但在电解浓度大的硫酸亚铁或硫酸锌溶液中,由于溶液中c(Fe2+)或c(Zn2+)≥c(H+),则先在阴极上放电的是Fe2+或Zn2+,因此阴极上的主要产物为Fe或Zn;但在水溶液中,Al3+、Mg2+、Na+等是不会在阴极上放电的。
深度思考1.分析电解下列物质的过程,并总结电解规律(用惰性电极电解)。
(1)电解水型电解质(水溶液)电极方程式电解物质总化学方程式电解质浓度溶液pH溶液复原含氧酸(如H2SO4) 阳极:4OH--4e-===O2↑+2H2O阴极:4H++4e-===2H2↑H2O2H2O=====电解O2↑+2H2↑增大减小加H2O强碱(如NaOH) 增大加H2O活泼金属的含氧酸盐(如KNO3、Na2SO4)不变加H2O电解水型电解一段时间后,其电解质的浓度一定增大吗?举例说明。
答案不一定,如用惰性电极电解饱和Na2SO4溶液,一段时间后会析出Na2SO4·10H2O晶体,剩余溶液仍为该温度下的饱和溶液,此时浓度保持不变。
(2)电解电解质型(3)放H2生碱型要使电解后的NaCl溶液复原,滴加盐酸可以吗?为什么?答案不可以,因为电解NaCl溶液时析出的是等物质的量的Cl2和H2,所以应通入氯化氢气体,加入盐酸会引入过多的水。
(4)放O2生酸型(如CuSO 4)阴极:2Cu 2++4e -===2Cu盐 O 2↑+4H +①要使电解后的CuSO 4溶液复原,加入Cu(OH)2固体可以吗?为什么?加入CuCO 3为什么也可复原?答案 不可以 因为电解CuSO 4溶液时,尽管Cu 2+和OH -分别放电,按照电极反应式Cu 2++2e -===Cu 、4OH --4e -===2H 2O +O 2↑,氢元素变成H 2O 仍然留在溶液中,只有Cu 析出和O 2逸出,且物质的量之比为2∶1,所以要让溶液复原,需要加CuO ,而不能加Cu(OH)2。
加入CuCO 3时,CO 2变为气体逸出,相当于加的是CuO 。
②若用惰性电极电解CuSO 4溶液一段时间后,需加入98 g Cu(OH)2固体,才能使电解质溶液复原,则这段时间,整个电路中转移的电子数为多少? 答案 4N A解析 方法一:98 g Cu(OH)2的物质的量为1 mol ,相当于电解了1 mol 的CuSO 4后,又电解了1 mol 的水,所以转移的电子数为2N A +2N A =4N A 。
方法二:可以认为整个电路中转移的电子数与Cu(OH)2的O 2-失电子数相等,共4N A 。
(5)通过以上分析,电解质溶液复原应遵循什么原则?答案 电解质溶液的复原应遵循“从溶液中析出什么补什么”的原则,即从溶液中析出哪种元素的原子,则应按比例补入哪些原子。
2.根据金属活动顺序表,Cu 和稀H 2SO 4不反应,怎样根据电化学的原理实现Cu 和稀H 2SO 4反应产生H 2?答案 Cu 作阳极,C 作阴极,稀H 2SO 4作电解质溶液,通入直流电就可以实现该反应。
电解反应式为阳极:Cu -2e -===Cu 2+,阴极:2H ++2e -===H 2↑。
总反应式:Cu +2H +=====电解Cu 2++H 2↑。
题组一 电解规律的应用1.以石墨为电极分别电解水和饱和食盐水,关于两个电解池反应的说法正确的是( ) A .阳极反应式相同B .电解结束后所得液体的pH 相同C .阴极反应式相同D .通过相同电量时生成的气体总体积相等(同温同压)答案 C解析 A 项,以石墨为电极电解水,阳极:4OH --4e -===2H 2O +O 2↑,以石墨为电极电解饱和食盐水,阳极:2Cl --2e -===Cl 2↑,二者阳极电极反应式不同,故A 错误;B 项,电解水溶液的pH 不变,电解饱和氯化钠溶液生成氢氧化钠、氯气和氢气,pH 变大,所以电解结束后所得液体的pH 不相同,故B 错误;C 项,以石墨为电极分别电解水和饱和食盐水阴极上都是2H ++2e -===H 2↑,所以阴极电极反应式相同,故C 正确;D 项,设转移电子数为4 mol ,则依据电解方程式:2H 2O=====电解2H 2↑+O 2↑~4e -,电解水生成3 mol 气体,依据电解方程式2NaCl +2H 2O=====电解2NaOH +Cl 2↑+H 2↑~2e -,电解饱和食盐水生成4 mol 气体,故D 错误。
2.用惰性电极电解下列各组中的三种电解质溶液,在电解的过程中,溶液的pH 依次为升高、不变、降低的是( ) A .AgNO 3 CuCl 2 Cu(NO 3)2 B .KCl Na 2SO 4 CuSO 4 C .CaCl 2 KOH NaNO 3 D .HCl HNO 3 K 2SO 4 答案 B解析 由电解电解质溶液的四种类型可知:题组二 电极方程式及电极产物的判断3.(2016·北京理综,12)用石墨电极完成下列电解实验。
实验一实验二装置现象a、d处试纸变蓝;b处变红,局部褪色;c处无明显变化两个石墨电极附近有气泡产生;n处有气泡产生……A.a、d处:2H2O+2e-===H2↑+2OH-B.b处:2Cl--2e-===Cl2↑C.c处发生了反应:Fe-2e-===Fe2+D.根据实验一的原理,实验二中m处能析出铜答案 B解析A项,a、d处试纸变蓝,说明溶液显碱性,是溶液中的氢离子得到电子生成氢气,氢氧根离子剩余造成的,正确;B项,b处变红,局部褪色,说明是溶液中的氯离子放电生成氯气同时与H2O反应生成HClO和H+,Cl--2e-+H2O===HClO+H+,错误;C项,c处为阳极,铁失去电子生成亚铁离子,正确;D项,实验一中ac形成电解池,bd形成电解池,所以实验二中形成3个电解池,n(右面)有气泡生成,为阴极产生氢气,n的另一面(左面)为阳极产生Cu2+,Cu2+在m的右面得电子析出铜,正确。
4.按要求书写电极反应式和总反应方程式:(1)用惰性电极电解MgCl2溶液阳极反应式:;阴极反应式:;总反应离子方程式:。
(2)用Al作电极电解NaOH溶液阳极反应式:;阴极反应式:;总反应离子方程式:。
(3)用Al作阳极,电解H2SO4溶液,铝材表面形成氧化膜阳极反应式:;阴极反应式:;总反应离子方程式:。
答案(1)2Cl--2e-===Cl2↑2H ++2e -===H 2↑(或2H 2O +2e -===H 2↑+2OH -) Mg 2++2Cl -+2H 2O=====电解Mg(OH)2↓+Cl 2↑+H 2↑(2)2Al -6e -+8OH -===2AlO -2+4H 2O 6H 2O +6e -===3H 2↑+6OH -(或6H ++6e -===3H 2↑) 2Al +2H 2O +2OH -=====电解2AlO -2+3H 2↑ (3)2Al -6e -+3H 2O===Al 2O 3+6H +6H ++6e -===3H 2↑ 2Al +3H 2O=====电解Al 2O 3+3H 2↑5.(1)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。
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 (填化学式)溶液,阳极电极反应式为 , 电解过程中Li +向 (填“A ”或“B ”)电极迁移。
(2)离子液体是一种室温熔融盐,为非水体系。
由有机阳离子、Al 2Cl -7和AlCl -4组成的离子液体作电解液时,可在钢制品上电镀铝。
钢制品应接电源的 极,已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应,阴极电极反应式为 。
若改用AlCl 3水溶液作电解液,则阴极产物为 。
答案 (1)LiOH 2Cl --2e -===Cl 2↑ B (2)负 4Al 2Cl -7+3e -===Al +7AlCl -4 H 2解析 (1)B 极区生成H 2 ,同时会生成LiOH ,则B 极区电解液为LiOH 溶液;电极A 为阳极,在阳极区LiCl 溶液中Cl - 放电,电极反应式为2Cl --2e -===Cl 2↑;在电解过程中Li+(阳离子)向B 电极(阴极区)迁移。
(2)在钢制品上电镀铝,故钢制品应作阴极,与电源的负极相连;因为电镀过程中“不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应”,Al 元素在熔融盐中以Al 2Cl -7和AlCl -4形式存在,则电镀过程中负极上得到电子的反应是4Al 2Cl -7+3e -===Al +7AlCl -4;在水溶液中,得电子能力:H +>Al 3+,故阴极上发生的反应是2H ++2e -===H 2↑。
做到“三看”,正确书写电极反应式(1)一看电极材料,若是金属(Au 、Pt 除外)作阳极,金属一定被电解(注:Fe 生成Fe 2+)。
(2)二看介质,介质是否参与电极反应。
(3)三看是否有特殊信息,如4(3)目的是制取氧化铝,因而阳极产物不能是Al 3+,再如5(2)是非水体系,且不产生其他离子,因而离子只能在Al 2Cl -7和AlCl -4之间转化。
题组三 有关电化学的计算6.将两个铂电极插入500 mL CuSO 4溶液中进行电解,通电一定时间后,某一电极增重0.064 g(设电解时该电极无氢气析出,且不考虑水解和溶液体积变化),此时溶液中氢离子浓度约为( )A .4×10-3 mol·L -1 B .2×10-3 mol·L -1 C .1×10-3 mol·L -1 D .1×10-7 mol·L -1答案 A解析 根据2CuSO 4+2H 2O=====电解2Cu +2H 2SO 4+O 2↑,得:n (H +)=2n (H 2SO 4)=2n (Cu)=2×0.064 g 64 g·mol-1=0.002 mol ,c (H +)=0.002 mol 0.5 L =4×10-3 mol·L -1。