高三化学电解和电解池基础知识精讲
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高三化学电解池知识点归纳在化学学科中,电解池是一个重要的概念,它涉及到电解和化学反应等多个知识点。
高三化学课程中,电解池的内容通常都是老师在讲解的重点之一。
为了帮助同学们更好地理解和掌握电解池的知识,本文将对高三化学电解池的相关内容进行归纳和概述。
1. 电解和电解质电解是指在电解液中,施加外电压时,电解质离子在电解液中进行氧化还原反应的过程。
电解质是一种能够在溶液中导电的物质,例如盐酸、硫酸等。
在电解过程中,正离子向阴极移动,在阴极处接受电子,发生还原反应。
而负离子则向阳极移动,在阳极处失去电子,发生氧化反应。
2. 电解池的构成和原理电解池由阳极、阴极和电解质溶液三部分组成。
阳极是电极中的正极,通常为金属或碳材料。
阴极是电极中的负极,通常也是金属或碳材料。
电解质溶液中的离子在电解过程中进行氧化还原反应。
电解池的原理是通过外部电源施加电势差,促使离子在电解质溶液中运动,完成氧化还原反应。
3. 电解过程中的反应在电解池中,一般会发生氧化和还原两种反应。
在阳极处,发生氧化反应,负离子失去电子,从而形成气体或溶质。
例如,在氯化钠溶液中电解,会发生氯离子的氧化反应,生成氯气。
在阴极处,发生还原反应,正离子接受电子,形成金属或溶质。
继续以氯化钠溶液为例,电解时钠离子发生还原反应,生成金属钠。
4. 电解池中的纯电解和伴随反应在一些情况下,电解池中的反应是纯电解,即只存在氧化或还原反应。
但是在其他情况下,电解池中可能会发生伴随反应。
伴随反应是指与氧化还原反应同时进行的其他化学反应。
在实际应用中,伴随反应的存在可能会对电解过程产生影响,例如产生副产物。
5. 电解池中的电流和电量电解池中的电流是指单位时间内通过电解液的电荷量,通常用安培(A)表示。
电量是指通过电解液的总电荷量,通常用库仑(C)表示。
电流和电量之间的关系是电流等于单位时间内的电量。
6. 电解池中的电动势和标准电极电位电动势是指电解池产生电流的推动力,通常用伏特(V)表示。
考点十五电解池学问点讲解一. 电解池工作原理及其应用1. 原电池、电解池的判定先分析有无外接电源:有外接电源者为,无外接电源者可能为;然后依据原电池、电解池的形成条件、工作原理分析判定。
2. 电解电极产物的推断:要推断电极反应的产物,必需驾驭离子的放电依次。
推断电极反应的一般规律是:(1) 在阳极上①活性材料作电极时:金属在阳极失电子被氧化成阳离子进人溶液,阴离子不简单在电极上放电。
②用惰性电极(Pt、Au、石墨、钛等)时,溶液中阴离子的放电依次是:S2- >I- >Br- >Cl- >OH- >含氧酸根>F-(2) 在阴极上:无论是惰性电极还是活性电极都不参加电极反应,发生反应的是溶液中的阳离子。
阳离子在阴极上放电依次是:Ag+ > Fe3+ > Cu2+ > H+(酸)> Pb2+ > Sn2+ > Fe2+ > Zn2+ > H+(水)> Al3+ > Mg2+>……3. 用惰性电极进行溶液中的电解时各种变更状况分析典例1(2025届内蒙古赤峰二中高三上学期其次次月考)某化学课外活动小组拟用铅蓄电池进行电絮凝净水的试验探究,设计的试验装置如图所示,下列叙述正确的是A. Y 的电极反应: Pb-2e- = Pb2+B.铅蓄电池工作时SO42-向 Y 极移动C.电解池的反应仅有2Al+6H2O 2Al(OH)3+3H2D.每消耗 103.5 gPb ,理论上电解池阴极上有0.5 molH2生成【答案】D典例2(2025届内蒙古自治区赤峰其次中学高三上学期其次次月考)某化学课外活动小组拟用铅蓄电池进行电絮凝净水的试验探究,设计的试验装置如图所示,下列叙述正确的是A. Y 的电极反应: Pb-2e- = Pb2+B.铅蓄电池工作时SO42-向 Y 极移动C.电解池的反应仅有2Al+6H2O2Al(OH)3+3H2↑D.每消耗 103.5 gPb ,理论上电解池阴极上有0.5 molH2生成【答案】D二. 电解原理在工业生产中的应用1.电解精炼反应原理(电解精炼铜)阳极(粗铜,含Fe、Zn、C等):Cu-2e—=Cu2+,阴极(纯铜):Cu2++2e—=Cu工作一段时间后,溶液中电解质的成分CuSO4、ZnSO4、FeSO4,Cu2+的浓度减小。
高考化学复习考点知识专题讲解专题二十九、电解池及其应用考点知识本高考化学复习考点知识专题讲解专题内容是每年高考的必考内容。
它主要从电极反应、电解质溶液浓度变化、酸碱性变化、pH的大小及变化、阴阳离子移动的方向、析出物质的量等方面进行考查。
从题型上看考查的形式有选择、填空、计算,从定性到定量、从判断到推理来多方面考查学生的各个方面的能力。
重点、难点探源一、电解原理1、电解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。
2、电解池(也叫电解槽)把电能转变成化学能的装置。
3、电解池的组成和工作原理(电解CuCl2溶液)⑴电流流向:正极→阳极→阴极→负极⑵阳离子移向阴极,阴离子移向阳极。
二、电解原理的应用三、金属的防腐与防护1、化学腐蚀金属跟接触的干燥气体(如O2、Cl2、SO2等)或非电解质液体(如石油)等直接发生化学反应而引起腐蚀。
2、电化学腐蚀⑴概念:不纯的金属跟电解质溶液接触时,会发生原电池反应,比较活泼的金属失去电子而被氧化,这种腐蚀叫做电化学腐蚀。
⑵分类(以铁的腐蚀为例)3、金属的防护⑴电化学防护①牺牲阳极的阴极保护法②外加电流的阴极保护法⑵其他①改变金属内部结构,如制成合金;②使金属与空气、水等物质隔离,如电镀、喷油漆等。
追踪高考1.【2021新课标1卷】最近我国科学家设计了一种CO2+H2S协同转化装置,实现对天然气中CO2和H2S的高效去除。
示意图如图所示,其中电极分别为ZnO@石墨烯(石墨烯包裹的ZnO)和石墨烯,石墨烯电极区发生反应为:①EDTA-Fe2+-e-=EDTA-Fe3+②2EDTA-Fe3++H2S=2H++S+2EDTA-Fe2+该装置工作时,下列叙述错误的是A.阴极的电极反应:CO2+2H++2e-=CO+H2OB.协同转化总反应:CO2+H2S=CO+H2O+SC.石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的低D.若采用Fe3+/Fe2+取代EDTA-Fe3+/EDTA-Fe2+,溶液需为酸性【答案】C【解析】该装置属于电解池,CO2在ZnO@石墨烯电极上转化为CO,发生得到电子的还原反应,为阴极,石墨烯电极为阳极,发生失去电子的氧化反应,则详解:A、CO2在ZnO@石墨烯电极上转化为CO,发生得到电子的还原反应,为阴极,电极反应式为CO2+H++2e-=CO+H2O,A正确;B、根据石墨烯电极上发生的电极反应可知①+②即得到H2S-2e-=2H++S,因此总反应式为CO2+H2S=CO+H2O+S,B正确;C、石墨烯电极为阳极,与电源的正极相连,因此石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯电极上的高,C错误;D、由于铁离子、亚铁离子均易水解,所以如果采用Fe3+/Fe2+取代EDTA-Fe3+/EDTA-Fe2+,溶液需要酸性,D正确。
化学“电解池”基础知识详解一、电解池的基本概念:1、电解池的主要应用用于工业制纯度高的金属,是将电能转化为化学能的一个装置(构成:外加电源,电解质溶液,阴阳电极)。
使电流通过电解质溶液或熔融电解质而在阴,阳两极引起还原氧化反应的过程。
2、通过电流使电解质溶液发生电解反应的装置。
电解池的主要部件:电源(直流电)、电解质溶液(含有可以导电的离子)、电极(插入电解质溶液中,导电并发生氧化还原反应)。
3、电解池的反应原理:在电解池中,电流通过电解质溶液时,正离子向阴极移动,负离子向阳极移动,从而形成电流。
在电极上,发生氧化还原反应,电子通过导线从电源流向电解池。
二、电解定义:1、电解是使电流通过电解质溶液(或者是熔融的电解质)而在阴、阳两极引起还原氧化反应的过程。
2、电解过程中的能量转化(装置特点)阴极一定不参与反应不一定是惰性电极;阳极不一定参与反应也不一定是惰性电极。
三、反应条件:1、连接直流电源2、阴阳电极:与电源负极相连为阴极;与电源正极相连为阳极。
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。
四、电极反应:1、电极反应与电源的正极相连的电极称为阳极。
2、物质在阳极上失去电子,发生氧化反应。
3、阳极反应式:简记为阳氧;与电源的负极相连的电极成为阴极。
物质在阴极上得到电子,发生还原反应。
4、阴极反应式:简记为阴还(阴还)。
五、分析电解过程的思维程序:1、⾸先判断阴、阳极,分析阳极材料是惰性电极还是活泼电极。
2、再分析电解质⾸溶液的组成,找全离⾸并分阴、阳两组(不要忘记⾸溶液中的H+和OH-)。
3、然后排出阴、阳两极的放电顺序:①、阴极:阳离⾸放电顺序Ag+→Fe3+→Cu2+→H+(酸)→Fe2+→Zn2+→H+(⾸)→Al3+→Mg2+→Na+→Ca2+→K+。
②、阳极:活泼电极>S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根离⾸。
4、分析电极反应,判断电极产物,写出电极反应式,要注意遵循原⾸守恒和电荷守恒。
高三化学电解池知识点总结电解池是化学学科中重要的实验装置,它常用于实现电解和电镀等反应。
通过电解,我们可以了解物质在电场作用下的特性和行为规律。
下面将对高三化学电解池知识点进行总结。
1. 电解的基本概念:电解是指通过外加电源产生的电流,使电极上发生氧化还原反应的过程。
电解可以将化合物分解成正负离子并在电极上发生相应的反应。
2. 电解的条件:电解过程需要满足以下几个条件:- 在电解液中需要有可运动的离子。
- 外加电源提供稳定的电流。
- 电解液中含有足够的溶质。
3. 电解过程中的重要概念:- 阳极和阴极:在电解池中,阳极是发生氧化反应的电极,而阴极是发生还原反应的电极。
- 电解质溶液:用作电解液的溶液,通常是带电离能力的强电解质。
4. 电解池中的半反应:电解池中原料物质的电离过程可通过半反应表示。
阳极上的半反应为氧化反应,而阴极上的半反应为还原反应。
具体的半反应取决于电解质的种类。
5. 电解池中的电解质种类:常见的电解质种类包括强电解质和弱电解质。
强电解质完全电离,而弱电解质只有少部分电离。
6. 电解池中的溶液浓度对电解的影响:溶液浓度对电解过程影响较大。
在电解池中,浓度高的离子更容易被还原或氧化。
7. 电解池中的电流和时间对电解的影响:电流和时间是控制电解速度的关键因素。
增加电流强度或延长电解时间可以提高电解速率。
8. 电解的应用:电解在生产工业上有广泛应用。
例如,电解可以用于电镀、电解制氧和生产氯气等。
9. 电解的优点和缺点:电解的优点是能够高效地进行氧化还原反应,制备一些特殊的物质。
然而,电解的缺点是消耗能量较多,需要外部电源供电。
10. 电解与电池的区别:电解是通过外加电源驱动离子在电解质溶液中的运动来发生氧化还原反应的过程,而电池则是通过化学反应将化学能转化为电能的装置。
综上所述,电解池是化学学科中的重要实验装置,电解是利用外加电源产生的电流使电极上发生氧化还原反应的过程。
了解电解池相关知识对于理解电化学和掌握电解相关实验具有重要意义。
高中化学电解池知识点归纳高中化学电解池学问点归纳1高中化学电解池学问点一、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。
4.分析电解过程的思维程序(1)首先推断阴、阳极,分析阳极材料是惰性电极还是活泼电极。
(2)再分析电解质水溶液的组成,找全离子并分阴、阳两组(不要遗忘水溶液中的H+和OH-)。
(3)然后排出阴、阳两极的放电挨次阴极:阳离子放电挨次:Ag+Fe3+Cu2+H+(酸)Fe2+Zn2+H+(水)Al3+Mg2+Na+Ca2+K+。
阳极:活泼电极S2-I-Br-Cl-OH-含氧酸根离子。
(4)分析电极反应,推断电极产物,写出电极反应式,要留意遵循原子守恒和电荷守恒。
(5)最终写出电解反应的总化学方程式或离子方程式。
二、电解原理的应用1.电解饱和食盐水(1)电极反应阳极反应式:2Cl--2e-=Cl2(氧化反应)阴极反应式:2H++2e-=H2(还原反应)(2)总反应方程式2NaCl+2H2O2NaOH+H2+Cl2离子反应方程式:2Cl-+2H2O2OH-+H2+Cl2(3)应用:氯碱工业制烧碱、氯气和氢气。
2.电镀以金属表面镀银为例,(1)镀件作阴极,镀层金属银作阳极。
(2)电解质溶液是AgNO3溶液等含镀层金属阳离子的盐溶液。
(3)电极反应:阳极:Ag-e-=Ag+;阴极:Ag++e-=Ag。
(4)特点:阳极溶解,阴极沉积,电镀液的浓度不变。
3.电解精炼铜(1)电极材料:阳极为粗铜;阴极为纯铜。
(2)电解质溶液:含Cu2+的盐溶液。
(3)电极反应:阳极:Zn-2e-=Zn2+Fe-2e-=Fe2+Ni-2e-=Ni2+Cu-2e-=Cu2+;阴极:Cu2++2e-=Cu。
4.电冶金利用电解熔融盐的方法来冶炼活泼金属Na、Ca、Mg、Al等。
高三化学电解知识点汇总电解是化学领域中的重要概念和实验技术,它涉及到离子在溶液中的移动和发生化学反应的过程。
在高三化学学习中,电解是一个重要的知识点,本文将对高三化学电解的知识进行汇总。
一、电解的基本概念电解是指利用电流将电解质溶液中的离子分解出来,使化学反应在电解质溶液中发生。
通过电解,正负离子在电解质溶液中移动,导致溶液中发生化学反应。
二、电解的条件1. 电解质:只有能导电的物质才能进行电解反应,这样的物质称为电解质。
电解质可以是离子化合物、电解质溶液或熔融状态的电解质。
2. 电解池:电解过程需要使用电解池,电解池通常由阳极和阴极以及电解质溶液组成。
3. 电源:电解需要外加电源,电源的正极连接阴极,负极连接阳极,以便产生电流。
三、电解的基本原理1. 阳极反应:在电解中,阳极是电子流出的地方,溶液中的阴离子朝向阳极移动,在阳极上发生氧化反应,放出电子。
2. 阴极反应:在电解中,阴极是电子流入的地方,溶液中的阳离子朝向阴极移动,在阴极上发生还原反应,吸收电子。
3. 电解质溶液中的离子移动:在电解质溶液中,阳离子从阴极移向阳极,阴离子从阳极移向阴极。
这是因为正离子受到阴极的吸引,负离子被阳极的排斥。
四、电解的应用1. 电镀:利用电解的原理可以进行金属的电镀,通过电解质溶液中的金属离子在阴极上还原,使物体表面镀上金属薄层。
2. 电解制取金属:一些金属的制取可以利用电解的原理,例如制取铝、钠等。
3. 电解水:电解水可以将水分解为氢气和氧气,通过这个实验可以产生氢氧化钠和氢氧化铜等。
4. 制取氯气和氢气:电解食盐水可以产生氯气和氢气,这是一种常见的实验。
五、电解中的注意事项1. 溶液浓度:溶液浓度的改变会影响电解效果,浓溶液中反应速率较快,而稀溶液中反应速率较慢。
2. 电流强度:电流强度的改变会影响电解速度,电流强度越大,反应速率越快。
3. 电解产物的选择:电解过程中,产物的选择与溶液中的离子种类和电极的材料有关。
2022届高三高考化学复习考点精讲精练11:电解池原理及应用【含答案】知识点一、电解池原理能量转化:将电能转变为化学能的装置。
1、电解: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。
电解是最强有力的氧化还原手段。
2、放电:当电解质溶液中的阴或阳离子到达阳或阴极时,阴离子失去电子发生氧化反应或阳离子获得电子发生还原反应的过程。
3、电子流向(外电源)负极→(电解池)阴极(电解池)阳极→(外电源)正极4、电解池的构造和阴阳极的判断阳极: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5、阴、阳极的判断:判断依据阴极阳极1、产生气体性质还原性气体氧化性气体2、反应类型还原反应氧化反应3、电子流动方向电子流入极电子流出极4、电解质溶液中离子流阳离子移向的电极阴离子移向的电极向5、电流方向电流流出极电流流入极6、反应现象电极增重电极减轻7、pH变化升高降低8、电源正负极连接电源负极连接电源正极例1.由相同金属电极及其不同浓度的盐溶液组成的电池,称浓差电池,电子由溶液浓度较小的一极流向浓度较大的一极。
如图所示装置中,X电极与Y电极初始质量相等。
进行实验时,先闭合K2,断开K1,一段时间后,再断开K2,闭合K1,即可形成浓差电池,电流计指针偏转。
下列不正确的是()A.充电前,该电池两电极存在电势差B.放电时,右池中的NO3﹣通过离了交换膜移向左池C.充电时,当外电路通过0.1 mol电子时,两电极的质量差为21.6 gD.放电时,电极Y为电池的正极【答案】A【解析】A.充电前,左右两池浓度相等,则两极不存在电势差,故A错误;B.由以上分析可知形成原电池时X为负极,Y为正极,阴离子向负极移动,则右池中的NO3﹣通过离了交换膜移向左池,故B正确;C.当外电路通过0.1 mol电子时,阳极有0.1molAg被氧化,而阴极析出0.1molAg,质量都为10.8g,则两电极的质量差为21.6 g,故C正确;D.放电时,右池硝酸银浓度较大,则电极Y为电池的正极,故D正确。
高三化学知识点总结电解池高三化学知识点总结:电解池电解池是指进行电解反应的装置,由电解槽、电解质溶液和阳极、阴极等组成。
电解池在化学实验和工业生产中具有重要的应用价值。
接下来,本文将对高三化学中与电解池相关的知识点进行总结。
一、电解质与电解1. 电解质电解质是指能在溶液或熔融状态下导电的物质,包括电离度较高的无机盐、酸、碱等。
电解质的分类可分为强电解质和弱电解质,前者在溶液中能完全电离出正、负离子,后者只能部分电离。
2. 电解电解是指在电解质溶液或熔融电解质中,通过外加电压,使电解质分子或离子发生氧化还原反应,产生新的物质的过程。
电解的反应在阳极和阴极上分别进行。
二、电解质溶液中的电离与离子反应1. 电离过程当电解质溶解或熔融时,其分子或晶体中的离子会与溶剂分子发生作用,导致电解质溶液中存在离子。
这种过程称为电离,电解质溶液中的电离可用离解方程式表示。
举例:氯化钠溶液的电离方程式为NaCl(aq) → Na+(aq) + Cl-(aq)2. 离子反应在电解质溶液中,正离子和负离子可以发生离子反应。
离子反应通常以离子方程式表示。
举例:氯离子与银离子反应生成氯化银沉淀的离子方程式为Ag+(aq) + Cl-(aq) → AgCl(s)三、电解液的选择与电解质选择性1. 电解液的选择在进行电解实验时,选择合适的电解液十分重要。
一方面,电解液必须是电解质,能够导电;另一方面,电解液不能与阳极或阴极发生反应。
举例:在氯化钠溶液中进行电解制氯时,溶液中的离子反应较为复杂,因此选择氯化钠溶液作为电解液。
2. 电解质选择性电解质选择性指的是在电解质溶液中,电解出来的离子种类和比例受到电解质本身性质的影响。
不同电解质溶液在电解过程中产生的离子种类和比例可能不同。
举例:在氯化钠溶液中电解时,会得到氯气和氢气;而在硫酸铜溶液中电解时,会得到氧气和铜。
四、电解反应的规律与应用1. 电离度大小与电解质浓度电离度大小与电解质溶液浓度有关。
高三化学电解和电解池基础知识精讲【基础知识精讲】 一、电解和电解池(1)电解和电解池的构成①电极 在图4-1所示的装置中,与电源负极相连的石墨棒称做阴极,与电源正极相连的石墨棒称为阳极.阴极和阳极都叫做电极.一些金属(如铂、银、铜、铁、锌等)也可以用来作电极,但发生的反应可能不相同.由于石墨棒和金属铂既不能得到电子又不能失去电子,这些物质作电极称为惰性电极.②电解池的构成 图4-1所示装置是电解池.由此可知,电解池必须由四部分构成:阴极、电源、电解质溶液、阳极.③电极上的反应和总反应 按图4-1所示的装置接通电源后,阴极(左边的石墨棒)上有铜生成,阳极(右边的石墨棒)上有2Cl 生成.这是为什么呢?在2CuCl 溶液中,2CuCl 电离出-+Cl Cu 2和,O H 2电离出-+OH H 和.通电后,在电场的作用下,这些自由移动的离子改作定向移动,即++H Cu 2和向阴极移动,--OH Cl 和向阳极移动.在阳极,由于--OH Cl 比容易失去电子,所以在电源的强迫下,-Cl 把电子交给阳极而成为Cl 原子,2个Cl 原子再构成一个2Cl 分子,2Cl 分子再构成氯气.所以,-Cl 在阳极发生氧化反应而生成2Cl .在阴极,由于电源把电子推到了阴极,又由于++H Cu 2比的氧化性强(++H Cu 2比容易获得电子),所以,+2Cu 在阴极上获得了电子成为Cu 原子而沉积在阴极上.即+2Cu 在阴极发生还原反应而生成Cu .阳极:↑====---2Cl e 2Cl 2(氧化反应) 阴极:Cu e 2Cu 2====+-+(还原反应)总反应:或↑+22Cl Cu CuCl 电解④电解 2CuCl 分解生成铜和氯气在通常条件是不会发生的,在电解池中之所以能发生,是因为受到电源的强迫.我们把这种由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.电解要消耗电能,这些电能被转变为化学能.因此,电解池就是将电能转变为化学能的装置.电解池是一种用电器.(2)电解池的工作原理电解池中是自由电子和自由移动的离子共同传导电流.电子从阳极流向电源正极(电源正极发生还原反应),电子从电源负极流向阴极(电源负极发生氧化反应);电解质溶液中,阳离子向阴极移动,阴离子向阳极移动;阳离子在阴极得到电子发生还原反应,阴离子(或作阳极的金属)在阳极失去电子发生氧化反应.由此可知,电解质溶液导电的过程就是电解的过程,属于化学变化.而金属导电过程属于物理变化.另外,电路中电子流动的方向与电流的方向相反,即电流的方向是:从电源正极流向阳极,从阴极流向电源负极.我们再来理解电解池中电源的作用.大家都知道,水自发地从高处流向低处,要使水从低处流向高处,必须使用抽水机和消耗能量,这些能量转变为水的重力势能.电解池中电源就相当“抽水机”,例如,在图4-1所示的电解池中,电源把-Cl 的电子“抽”出来,交给+2Cu ,即电子从-Cl 转移到+2Cu ,这显然不是电子的自发流动过程,故要消耗电能,电能被转化为化学能.(3)电解池和原电池的比较电解池原电池将电能转化为化学能的装置将化学能转化为电能的装置 由阴极、电解质溶液、电源、阳极构成 由负极、电解质溶液、正极构成 在阳极上发生氧化反应 在负极上发生氧化反应 在阴极上发生还原反应 在正极上发生还原反应 受迫氧化还原反应自发氧化还原反应例 根据图4-2,用电解池、原电池填空.(1)闭合1S ,装置属于________________________________. (2)闭合2S ,装置属于________________________________. (3)闭合3S ,装置属于________________________________. 分析与解答闭合21S S 或时,Zn 片上和Cu 片上的反应分别为: Zn 片:+-====-2Zn e 2Zn (负极) Cu 片:↑====+-+2H e 2H 2(正极) 总反应:↑+====+++22H Zn H 2Zn 所以,装置属于原电池.闭合3S 时,Zn 片上和Cu 片上的反应分别为: Zn 片:↑====+-+2H e 2H 2 Cu 片:+-====-2Cu e 2Cu总反应:↑++++22H Cu H 2Cu 电解 此反应在通常条件下不能自发进行,所以装置属于电解池.答案 (1)原电池 (2)原电池 (3)电解池二、电极反应和溶液中离子的得失电子顺序在书写电极反应式时,首先要考虑的问题是:当溶液中有几种阳离子时,是哪种阳离子在阴极得到电子?得电子的先后顺序如何?当溶液中有几种阴离子时,是哪种阴离子在阳极失去电子?是阴离子失去电子还是电极材料失去电子?失去电子的先后顺序如何?因此,在阴极要比较各种阳离子的氧化能力,氧化性强的阳离子先得电子.其顺序是:氧化性:+++++>>>>222Zn Fe H Cu Ag在阳极要比较阴离子和电极材料的还原能力,还原性强的先失电子.其顺序是:还原性:-->>>OH Cl Ag Cu注意:(1)活泼金属离子+++++322Al Mg Na Ca K 、、、、在溶液中不会得到电子.(2)----32324NO CO SO F 、、和等不会失去电子.(3)当)H (C )Zn (c 2++>>或)H (c )Fe (c 2++>>时,++22Fe Zn 和先得电子而+H 后得电子.(4)石墨和金属铂是惰性电极,不会得失电子.例 用惰性电极电解稀硫酸、NaOH 溶液、NaCl 溶液、4CuSO 溶液,试写出各电极反应式和总反应化学方程式. 分析与解答在稀硫酸中存在--+OH SO H 24、、,通电后,+H 向阴极移动并在阴极得到电子被还原成氢原子,两个氢原子构成一个氢分子,氢分子再构成氢气.--OH SO 24和向阳极移动,-24SO 不失去电子,-OH 在阳极失去电子被氧化后生成2O .由于稀硫酸中-OH 很少,-OH 发生氧化反应后,O H 2的电离平衡向电离方向移动,又电离出+-H OH 和.在NaOH 溶液中存在+-+H OH Na 、、,通电后,-OH 向阳极移动并在阳极失去电子被氧化生成2O .++Na H 和向阴极移动,+Na 不得电子,+H 得到电子被还原生成2H .由于NaOH 溶液中+H 很少,+H 发生还原反应后,O H 2的电离平衡向电离方向移动,又电离出-+OH H 和.答案电解稀硫酸,图4-3所示.阴极:↑====+-+2H 2e 4H 4 阳极:O H 2O e 4OH 422+↑====---总反应:↑+↑222O H 2O H 2电解电解NaOH 溶液,图4-4所示.阳极:O H 2O e 4OH 422+↑====--- 阴极:↑====+-+2H 2e4H 4总反应:↑+↑222O H 2O H 2电解由此可知,电解稀硫酸和电解NaOH 溶液实际是电解水.强电解质42SO H 和NaOH 起导电作用,减小电阻,减小热效应,使更多的电能转化为化学能[E(电能)=E(化学能)+Rt I 2].电解NaCI 溶液,图4-5所示.阳极:↑====---2Cl e 2Cl 2 阴极:↑====+-+2H e 2H 2总反应:--+↑+↑+OH 2H Cl O H 2Cl 2222电解 或 NaOH 2H Cl O H 2NaCl 2222+↑+↑+电解2Cl 在阳极生成,被称做阳极产物;2H 和NaOH 则为阴极产物.电解4CuSO 溶液,图4-6所示.阴极:Cu 2e 4Cu 22====+-+ 阳极:O H 2O e 4OH 422+↑====---总反应:+++↑++H 4O Cu 2O H 2Cu 2222电解或 42224SO H 2O Cu 2O H 2CuSO 2+↑++电解三、酸碱盐水溶液的电解规律根据上述范例和类题,若采用惰性电极电解酸碱盐的水溶液,则有下述四点规律. (1)电解无氧酸或不活泼金属无氧酸盐的水溶液时,其实就是电解质发生分解反应.例如:↑+↑22Cl H HCl 2电解 ↑+22Cl Cu CuCl 电解(2)电解某些强含氧酸、强碱、某些活泼金属含氧酸盐的水溶液时,实际上是电解水.例如,电解32342342CO Na KNO SO Na NaOH KOH HNO SO H 、、、、、、等物质的水溶液,就属于此种情况.(3)电解活泼金属无氧酸盐的水溶液时,例如,电解NaCl 、KBr 、2BaCl 等物质的水溶液,电解质和水都参加反应,阳极产物是非金属单质,阴极产物是2H 同时生成碱(-OH ).NaOH 2H Cl O H 2NaCl 2222+↑+↑+电解(4)电解某些不活泼金属含氧酸盐的水溶液时,例如,电解2334)NO (Cu AgNO CuSO 、、等物质的水溶液,电解质和水都参加反应,阴极产物是不活泼金属单质,阳极产物是2O 同时生成酸(+H ).42224SO H 2O Cu 2O H 2CuSO 2+↑++电解注意:上述规律的本质是离子在电极上的得失电子规律.例 采用惰性电极,电解符合下列各问题的电解质的水溶液,请从-++++--Cl Ag Ba Cu H SO NO 22243、、、、、、等离子中,选出适当的离子组合成符合要求的电解质.(1)两极分别放出22O H 和,电解质的化学式是_______________,阴极反应式是_______________,阳极反应式是_______________.(2)阴极析出金属,阳极析出2O ,电解质的化学式是_______________;电解的化学方程式是______________________________.(3)两极分别放出气体,且体积为1∶1,电解质的化学式是_______________,电解的化学方程式是______________________________.分析与解答(1)要求是酸碱盐水溶液的电解规律中第二点中的电解质;(2)是第四点中的电解质;(3)是第三点中的电解质或第一点中的电解质.答案(1)34223HNO SO H )NO (Ba 、、↑====+-+2H e 2H 2 O H 2O e 4OH 422+↑====---(2)4323CuSO AgNO )NO (Cu 、、32223HNO 4O Cu 2O H 2)NO (Cu 2+↑++电解; 3223HNO 4O Ag 4O H 2AgNO 4+↑++电解; 42224SO H 2O Cu 2O H 2CuSO 2+↑++电解(3)HCl BaCl 2、22222)OH (Ba H Cl O H 2BaCl +↑+↑+电解 ↑+↑22Cl H HCl 电解四、根据电解原理的计算在电解过程中,同一时间内两极上得失电子的数目相等.这一规律被称为电荷守恒规律.在有关电解原理的计算中,常用的简便方法就是电荷守恒法.例1 用碳棒作阳极,Cu 片作阴极,电解1L 0.1mol/L 的3AgNO 溶液,当阴极质量增加2.16g 时,计算阳极析出的气体在标准状况下的体积.分析与解答阴极析出2.16g 是Ag ,其物质的量为0.02mol .由于每生成1 mol Ag 需得到1mol 电子,所以,生成0.02molAg 要得到0.02mol 电子.设阳极析出的2O 的体积在标准状况下为V ,则2O 的物质的量为mol/L 4.22V.由于每生成1mol 2O 失去4mol 电子,所以,生成mol /L 4.22V 2O 要失去4mol/L 4.22V⨯电子.根据电荷守恒法,则有:4mol /L 4.22Vmol 10816.2⨯= V =0.112L答案 生成的2O 在标准状况下为0.112L例2 将含有0.4mol 23)NO (Cu 和0.4molKCl 的水溶液用惰性电极电解一段时间后,在一个电极上析出0.3molCu ,此时在另一个电极上放出气体的体积约为(标准状况)( ) A .5.6 L B .6.72 L C .2.8 L D .13.44 L 分析与解答在23)NO (Cu 和KCl 的混合溶液中,存在-+-+-+OH H Cl K NO Cu 32、、、、、.电解时,阴极上先析出Cu 后析出2H ,阳极上先析出2Cl 后析出2O .当有0.3molCu 析出时,得到或失去的电子为0.6mol ,则0.4mol -Cl 已全部氧化而失去0.4mol 电子,还有0.2mol 电子由-OH 失去,故有2O 生成.22O Cl 和的体积分别为:L 48.4mol /L 4.2221mol 4.0)Cl (V 2=⨯⨯=L 12.1mol /L 4.2241mol 2.0)O (V 2=⨯⨯=所以,阳极共析出气体5.6L 答案 A五、电解原理的应用利用电解原理,能精炼铜和电镀铜.利用电解原理,能冶炼活泼金属.在金属活动性顺序中,钾、钙、钠、镁、铝等金属的还原性很强,这些金属都很容易失去电子,它们的阳离子的氧化性很弱,很难被还原剂还原.因此,只能用通电分解其熔融盐或氧化物的方法来制取它们.↑+2Cl Na 2NaCl2高温熔融电解↑+22Cl Mg MgCl 高温熔融电解↑+232O 3Al 4O Al 2高温熔融电解利用电解原理,能制取充电电池和防止金属腐蚀. 例 氢镍电池是近年开发出来的可充电电池,它可以取代会产生镉污染的镉镍电池.氢镍电池的总反应式是.根据此反应式判断,下列叙述中正确的是( )A .电池放电时,电池负极周围溶液的pH 不断增大B .电池放电时,镍元素被氧化C .电池充电时,氢元素被还原D .电池放电时,2H 是负极 分析与解答放电时,负极:+-====-H 2e 2H 2,pH 下降;正极:--+====++OH 2)OH (Ni 2O H 2e 2)OH (NiO 222,镍元素被还原,pH 上升.充电时,阴极:2H e 2H 2====+-+,阳极:O H 2)OH (NiO 2OH 2e 2)OH (Ni 222+====+---.答案 CD【重点难点提示】1.电解原理:电极反应、放电顺序等. 2.电镀铜和电解精炼铜.【典型例题分析】例1 银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源,它的充放电过程可以表示为:,在此电池放电时,负极上发生反应的物质是( )A .AgB .2)(OH ZnC .O Ag 2D .Zn分析与解答 D解析 本题以新型电池,并且是可逆电池为背景材料,考查原电池的基本概念和原理.题中设问为“……放电时……”,故只能从O Ag 2和Zn 中选择,在放电时,该装置为原电池,负极上的反应是:还原剂失电子,分析O Ag 2、Zn 反应前后元素化合价的变化情况,可知Zn 是还原剂,在负极上反应,故选D .原电池反应、电解反应集中在一个反应上,那就是此类的可逆电池,充电时,相当于电解池,发生电解反应;放电时,相当于原电池,发生原电池反应.并且这也是原电池、电解池原理的重要的实际应用,所以应该认真研究此类问题:(1)根据所给总反应,判断电极上反应的物质以及电极反应式. 放电时:原电池负极(Zn):+-++-H OH Zn O H e Zn 2)(2222或2)(22OH Zn OH e Zn --+-正极(O Ag 2):--+++OH Ag O H e O Ag 22222充电时:电解池阳极(Ag):O H O Ag OH e Ag 22222++--- 阴极(2)(OH Zn ):--++OH Zn e OH Zn 22)(2(2)根据所给总反应,判断电解质溶液的酸性、碱性情况.由于该反应中2)(OH Zn ,O Ag 2均为碱性物质,故该电池为碱性电池.例2 (1996年高考试题)实验室用铅蓄电池电解饱和食盐水制取氯气,已知铅蓄电池放电时发生反应:负极:4242PbSO e SO Pb ---+正极:O H PbSO e SO H PbO 24242224++++--+当制得0.050mol 2Cl 时,电池内消耗42SO H 的物质的量至少是( )A .0.025molB .0.050molC .0.100molD .0.200mol 分析与解答 C解析 本题考查电解时“电子守恒”关系的应用.由于所提供的背景材料对考生来说属新且难.所以对于正确的解答此题设置了心理障碍.在电解池中产生0.050mol 2Cl ,222Cl e Cl ---,转移电子为0.100mol ,此电子应由原电池(铅蓄电池)提供,将两个电极反应式相加,得到电池的总反应式,再根据电子转移数与42SO H 的关系即可求解.关系式:422_________2SO H e -0.100mol 0.100mol注意 两电极反应式相加时,必须失得电子数相等.例3 (1993年上海高考试题)下列叙述正确的是( )①锌跟稀硫酸反应制取氢气,加入少量硫酸铜能加快反应速率②镀层破坏后,白铁(镀锌的铁)比马口铁(镀锡的铁)更易腐蚀③电镀时,应把镀件置于电解槽的阴极④冶炼铝时,把氧化铝加入液态冰晶石中成熔融体后电解⑤钢铁表面常易锈蚀生成O nH O Fe 232⋅A .①②③④⑤B .①③④⑤C .①③⑤②D .②④分析与解答 B解析 本题涉及的均是电化学的基本知识. ①正确.++++22Zn Cu Cu Zn ,42——SO H Zn Cu 构成无数微小原电池,加快了反应速率.其依据是通过原电池来完成氧化还原反应时,反应速率比原来快.②错误.白铁破损后,Zn 作负极被氧化,Fe 作正极被保护.而马口铁破损后,还原性Fe >Sn ,Sn 作正极,Fe 作负极被腐蚀.所以马口铁比白铁更易被腐蚀.③正确.电镀是电解原理的应用.金属离子(镀层金属)必须在镀件上得电子而析出,所以镀件作阴极,镀层金属作阳极.注意:当金属作阳极时(除Pt 、Au 外),均本身失去电子而溶解.所以在选择电极时,一定要根据电解目的选择合适的电极材料,特别是阳极的材料.④正确.由于32O Al 的熔点很高,为了降低其熔点,采用了冰晶石.⑤正确.铁发生吸氧腐蚀,最终被2O 氧化成O nH O Fe 232⋅.例4 (1991年高考试题)用两支惰性电极插入500mL 3AgNO 溶液中,通电电解,当电解液的pH 从6.0变为3.0时(设阴极没有2H 放出,且电解液的体积不变),电极上应析出银的质量是( )A .27mgB .54mgC .108mgD .216mg分析与解答 B 解析 本题是高考热点题,要求考生不仅要熟练掌握3AgNO ,4CuSO ,NaCl 溶液电解反应的方程式,而且要掌握其中量关系的规律.综合利用电荷守恒、电子守恒迅速找出需要的关系式.(1)电极产物的关系式根据电子守恒确定.如:22——2H Cl e -,Ag O e 4——42-,Cu O e 2——42-(2)电极产物与+H 与-OH 的关系根据电荷守恒确定.电解时若只消耗溶质中的一种离子,同时必产生一种与其电荷相同的离子,并且与这种离子电荷量相等.如:电解NaCl 溶液,-Cl 放电,必补充另一种阴离子-OH 且与-Cl 等电荷量,所以有----OH Cl Cl 221. 电解3AgNO 溶液,+Ag 放电,补以+H ,关系式为++H Ag Ag ——.电解4CuSO 溶液,+2Cu 放电,补以+H ,关系式为++H Cu Cu 2——2.只有这样才能快速、准确地解答此类计算问题.)(101010)(1363----+⋅=-=∆L mol H n产生+H :)(5.0500103mmol =⨯-由 ++Ag H ___________0.5mmol 0.5mmol则产生Ag 的质量为0.5×108=54(mg).【同步达纲练习】1.下列叙述中,可以说明金属甲的活动性比金属乙的活动性强的是 ( )A .在氧化还原反应中,甲原子失去的电子比乙原子失去的电子多B .同价态的阳离子,甲比乙的氧化性强C .甲跟稀盐酸反应放出氢气而乙不能D .将甲、乙作电极组成原电池时,甲是负极2.把a ,b ,c ,d 四块金属片浸泡在稀硫酸中,用导线两两相连可以组成各种原电池.若a ,b 相连时,a 为负极;c ,d 相连时,c 为负极;a ,c 相连时,c 为正极;b ,d 相连时,b 为正极.则这四种金属的活动性顺序(由大到小)为 ( )A .a >b >c >dB .a >c >d >bC .c >a >b >dD .b >d >c >a3.用铂作电极电解一定浓度的下列物质的水溶液,电解结束后,向剩余电解液中加适量水,能使溶液和电解前相同的是 ( )A .3AgNOB .42SO HC .NaOHD .NaCl4.下图4-1各容器中盛有海水,铁在其中腐蚀时由快到慢的顺序是 ( )A .(4)>(2)>(1)>(3)B .(2)>(1)>(3)>(4)C .(4)>(2)>(3)>(1)D .(3)>(2)>(4)>(1)5.用石墨作电极,电解11-⋅L mol 下列物质的溶液,溶液的pH 保持不变的是 ( )A .HClB .NaOHC .42SO NaD .NaCl6.将分别盛有熔融的KCl ,2MgCl ,32O Al 三个电解槽串联,在一定条件下通电一段时间后,析出K ,Mg ,Al 的物质的量之比为 ( )A .1:2:3B .3:2:1C .6:3:1D .6:3:27.有a ,b ,c ,d 四种金属,将a 与b 用导线连结起来,浸入电解质溶液中,b 不易腐蚀.将a ,d 分别投入等浓度盐酸中,d 比a 反应剧烈.将铜没入b 的盐溶液中,无明显变化.如果把铜浸入c 的盐溶液里,有金属c 析出.据此判断它们的活动性由强到弱的顺序是( )A .a ,c ,d ,bB .d ,a ,b ,cC .d ,b ,a ,cD .b ,a ,d ,c8.将两个铂电极插入500mL 4CuSO 溶液中进行电解,通电一段时间后,某一电极增重0.064g(设电解时该电极无2H 放出,且不考虑水解和溶液体积变化).此时溶液中)(+H c 约为 ( )A .13104--⋅⨯L molB .13102--⋅⨯L molC .13101--⋅⨯L molD .17101--⋅⨯L mol9.电解2CuCl 和NaCl 的混合溶液,阴极和阳极上分别析出的物质是 ( )A .2H 和2ClB .Cu 和2ClC .2H 和2OD .Cu 和2O10.微型纽扣电池在现代生活中有广泛应用.有一种银锌电池,其电极分别为O Ag 2和Zn ,电解质溶液为KOH 溶液,电极反应为:O H ZnO e OH Zn 222+-+----+++OH Ag e O H O Ag 22222 总反应为:ZnO Ag Zn O Ag ++22.根据上述反应式,判断下列叙述中正确的是( )A .使用过程中,电池负极区溶液pH 减小B .使用过程中,电子由O Ag 2电极经外电路流向Zn 电极C .Zn 是负极,O Ag 2是正极D .Zn 电极发生还原反应,O Ag 2电极发生氧化反应11.镍—镉可充电电池可以发生反应:该电池的负极材料是 ( )A .CdB .NiO(OH)C .2)(OH CdD .2)(OH Ni12.燃料电池是燃料(例如CO ,2H ,4CH 等)跟氧气(或空气)起反应将化学能转变为电能的装置.电解质溶液是强碱(如KOH)溶液.下列关于甲烷燃料电池的说法不正确的是( )A .负极反应式为:O H CO e OH CH 22347810+-+--- B .正极反应式为:--++OH e O H O 44222C .随着不断放电,电解质溶液的碱性不变D .甲烷燃料电池的能量利用率比甲烷燃烧高13.某蓄电池充放电时反应如下:下列推断中正确的是 ( )①放电时Fe 为正极,32O Ni 为负极②充电时阴极上的电极反应为:--++OH Fe e OH Fe 22)(2③充电时2)(OH Ni 为阳极④蓄电池的电极必浸在某碱性电解质溶液中A .②③④B .①③④C .①②④D .①②③14.以惰性电极在相同条件下同时电解500mL 11.0-⋅L mol 的下列各溶液,电解反应首先停止的是 ( )A .2CuClB .42SO HC .4CuSOD .NaOH15.电解食盐水时,会产生一种具有消毒作用的副产物.(1)该物质是(填名称)______________________.(2)简述产生该物质的原理:________________________________________________ __________________________________.16.银器皿日久表面逐渐变黑色,这是由于生成了硫化银.有人设计用原电池原理加以除去.其处理方法为:将一定浓度的食盐水放入一铝制容器中,再将变黑的银器浸入溶液中,放置一段时间后,黑色会褪去而银不会损失.试回答:(1)原电池中正极反应为_______________________________________,负极反应为__________________________________;(2)在反应过程中有臭鸡蛋气味的气体产生,写出电池的总反应方程式:____________________________________________________________________.17.工业上处理含-272O Cr 酸性工业废水用以下方法:①往工业废水中加入适量的NaCl ,搅拌均匀;②用铁作电极进行电解,经过一段时间后有3)(OH Cr 和3)(OH Fe 沉淀产生;③过滤回收沉淀,废水达到排放标准.试回答下列各问题:(1)写出电解时的电极反应式.阳极:____________________;阴极:____________________.(2)写出-272O Cr 转变为+3Cr 的离子方程式.(3)电解过程中,3)(OH Cr 和3)(OH Fe 是怎样产生的?(4)能否将Fe 改成石墨电极?为什么?18.市场上出售的“热敷袋”其主要成分为铁屑、碳粉、木屑和少量氯化钠、水等.热敷袋启用之前用塑料袋使其与空气隔绝,启用时打开塑料袋轻轻揉搓就会放出热量,使用完后,会发现有大量铁锈存在.请回答下列各问题:(1)热敷袋产生的热量来源是__________________________.(2)碳粉的主要作用是_____________________________.(3)加入NaCl 的主要作用是___________________________.(4)写出生成铁锈的有关方程式(按生成过程分步写,不可合并成总式)__________________________________________________________.19.将含0.4mol 4CuSO 和0.4molNaCl 的1L 溶液用惰性电极电解一段时间后,在一个电极上得到0.3molCu ,则在另一电极上得到的气体应为多少升?(标准状况下)(提示:气体的溶解忽略不计)?20.以石墨作电极,电解饱和2CuCl 溶液.(1)写出电极反应式.(2)分析阴阳两极附近pH 的变化趋势.(3)电解一段时间后(即未完全电解),取出电极,将溶液搅拌均匀,测得溶液的pH 与原2CuCl 溶液相比下降了,试解释原因.参考答案【同步达纲练习】1.CD 2.B 3.BC 4.A 5.C6.D 7.B 8.A 9.B 10.AC11.A 12.C 13.A 14.A15.(1)次氯酸钠 (2)↑+↑++222222H Cl NaOH OH NaCl 电解 O H NaClO NaCl NaOH Cl 222+++16.(1)--++2222S Ag e S Ag ,+--33Al e Al (2)Ag S H OH Al OH S Ag Al 63)(26322322+↑+++ 17.(1)+--22Fe e Fe ,↑+-+222H e H (2)O H Fe Cr H Fe O Cr 2332272762146++++++++-(3)+H 放电,)(+H c 下降促使水的电离)(-OH c 增大,-OH 与+3Fe 和+3Cr 结合生成3)(OH Fe 和3)(OH Cr .(4)不能,用石墨作阳极时,电极反应为↑---222Cl e Cl ,不能产生+2Fe ,没有还原剂无法还原-272O Cr . 18.(1)Fe 被2O 氧化放出的能量(2)在原电池反应中作正极 (3)用作电解质溶液(4)+--22Fe e Fe ,--++OH O H e O 42422, ↓+-+22)(2OH Fe OH Fe ,3222)(42)(4OH Fe O H O OH Fe ++19.阳极上的反应:放电顺序--->>24SO OH Cl首先 ↑---222Cl e Cl 然后 O H O e OH 22244+↑--- 阴极上的反应:放电顺序为++>H Cu 2首先 ↓+-+Cu e Cu 22 然后 ↑+-+222H e H因为只得到0.3molCu ,小于0.4molCu 的总量,所以阴极上只有第一反应. 根据电子守恒,设在阳极上产生x mol 2Cl 和y mol 2O得:⎩⎨⎧=÷==+-)(2.024.06.0426.03.02___________mol x y x mol mol e Cu 解得y =0.05mol在阳极上共产生气体:(0.2mol+0.05mol)×22.4L/mol =5.6L20.(1)①↑---222Cl e Cl ②Cu e Cu -++22(2)①阴极:pH 下降.因为2Cl 溶于水后与水反应生成HCl 和HClO ,使)(+H c 增大,pH 下降:HClO Cl H O H Cl +++-+22②阳极:pH 升高.)(2+Cu c 下降,不利于水解反应,使)(+H c 下降,pH 升高:O H Cu 222++++H OH Cu 2)(2(3)2Cl 与水反应是使pH 下降的主要因素.。