常见的电解原理的应用及电极反应式书写

固体燃料电池介质电池反应：2H2+Ｏ２=2H2O负极正极负极正极2H2-4e-+2O2－=2H2OO2+4e-=2O2－2H2-4e-=4H+O2+4H++4e-=2H2O电解CuSO4溶液：用惰性电极阴极：2Cu2++4e-=2Cu阳极：2H2O－4e-=O2↑+4H+总反应式：2Cu2++2H2O2Cu+O2↑+4H+电解写出电极反应式及电解方程式；分析溶液PH的变化、溶液减少的量是？又如：Cu(NO3)2、AgNO3电解水（Na2SO4溶液）：用惰性电极阴极：2H++2e-=H2↑阳极：4OH--4e-=O2↑+2H2O总反应式：2H2O2H2↑+O2↑电解只让水的H＋(水)、OH－(水)放电放电顺序在Cl－以后的阴离子、Cu2＋以前的阳离子所组成的酸、碱、盐溶液，但阳极用惰性电极（Pt、Au、C等）如电解：H2SO4、NaOH、Na2SO4等；并分析其pH变化？电解精炼铜原理①粗铜的溶解与纯铜的生成：阳极（粗铜）：Cu－2e-=Cu2+阴极（纯铜）：Cu2++2e-=Cu②比铜活泼的金属：Zn.Fe.Ni只溶解，不析出；③比铜不活泼的金属：Au.Pt.不溶解，而以单质沉积形成阳极泥；④电解质溶液中CuSO4的浓度基本不变；电镀铜1、电镀铜的装置：镀件作阴极，镀层金属作阳极，含镀层金属离子的电解质配成电镀液；2、电镀铜的原理：阳极（镀层金属）：Cu－2e-=Cu2+阴极（镀件）：Cu2++2e-=Cu电镀液浓度不变待镀铁制品铜片－＋CuSO4溶液原电池电解池电镀池定义化学能转变成电能的装置。将电能转变成化学能的装置。应用电解原理在某些金属表面镀上一层其它金属的装置。形成条件①活动性不同两电极②电解质溶液③形成闭合回路①两电极接直流电源②电极插人电解质溶液③形成闭合回路①镀层金属接电源正极，待镀金属接电源负极②电镀液须含有镀层金属的离子电极名称负极：较活泼金属；正极：较不活泼金属(或能导电的非金属等)阳极：电源正极相连阴极：电源负极相连阳极：镀层金属；阴极：镀件电极反应负极：氧化反应正极：还原反应阳极：氧化反应阴极：还原反应阳极：氧化反应阴极：还原反应要点一：原电池、电解池、电镀池的比较电极反应及总反应：阳极反应：2Cl－－2e－＝Cl2↑（氧化反应）阴极反应：2H++2e－＝H2↑（还原反应）总反应：2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑电解阴极区阳极区总反应离子方程式：2Cl－+2H2O2OH－+H2↑+Cl2↑电解氯碱工业离子交换膜法制烧碱：1、离子交换膜电解槽的组成：由阳极（金属钛网）、阴极（碳钢网）、离子交换膜、电解槽框和导电铜棒等组成；每个电解槽由若干个单元槽串联或并联组成；装置2、阳离子交换膜的作用：将电解槽隔成阴极室和阳极室，它只允许阳离子（Na+）通过，而阻止阴离子（Cl－、OH－）和气体通过。可防止H2、Cl2混合爆炸，也可防止Cl2与NaOH反应。－+Cl2Cl2Cl—H2Na+H+OH—淡盐水NaOH溶液精制饱和NaCl溶液H2O（含少量NaOH）离子交换膜阳极金属钛网阴极碳钢网3、食盐的精制：（1）粗盐的成份：泥沙、Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42－杂质，会与碱性物质反应产生沉淀，损坏离子交换膜；（2）杂质的除去过程：粗盐水含少量Ca2+.Mg2+精制盐水)SO(BaCl242除过量)(除泥沙及沉淀过滤)Ba.Ca(CONa2232除过量)CO(23除适量盐酸)Mg.Ca(22除阳离子交换塔)Fe.Mg(NaOH32除过量－+Cl2Cl2Cl—H2Na+H+OH—淡盐水NaOH溶液精制饱和NaCl溶液H2O（含少量NaOH）离子交换膜阳极金属钛网阴极碳钢网例：某硝酸盐晶体化学式为M(NO3)x·nH2O，式量为242，将1.21g该晶体溶于水配成100mL溶液，用惰性电极进行电解。当有0.01mol电子转移时，溶液中金属离子全部析出，此时阴极增重0.32g。求：①金属M的相对原子质量及x、n值；②电解溶液的pH（溶液体积仍为100mL）。Mx++xe-=M0.005mol0.01mol0.32g所以：x=2；M=64；n=3产生H+为0.01mol，pH=1一、电解产物的产量的计算：依据电极反应式中，转移电量与产量成正比，且各电极通过的电量相等，即可求解。[例]用两支惰性电极插入500mLAgNO3溶液中，通电电解。当电解液的pH从6.0变为3.0时（设电解时阴极没有氢气析出，且电解液在电解前后体积变化可以忽略），电极上应析出银的质量是（）。A．27mgB．54mgC．108mgD．216mg[解]H+物质的量=0.5L×（10-3-10-6）mol/L=0.5L×10-3mol/L=5×10-4mol（1）利用关系式求解：H＋————OH－―——e－———Ag1mol(放电)108g5x10-4mol则54x10-3g=54mg（2）利用方程式求解：4AgNO3+2H2O4HNO3+O2↑+4Ag↓1mol108g5x10-4mol则54x10-3g=54mg答：B。【例1】在25℃和1×105Pa下，用铂电极电解硫酸铜溶液，当阴极产生6.4g铜时，阳极放出（）A．1.2L氢气B．1.2L氧气C．2.4L氢气D．2.4L氧气分析：用铂电极进行电解，两极反应为：阴极：Cu2++2e－=Cu，阳极：4OH－－4e－=2H2O+O2↑电解时阴极上流入的电子数等于阳极上流出的电子数，且两极产物的关系为Cu---1/2O2.阳极上产生气体为氧气，其体积为：6.4÷64×22.4/2=1.12L(标况）则25℃和101Kpa下体积：1.12×(273+25)÷273=1.2L答案：B【例2】如下图，X，Y分别是电源的两极，通电后发现a极板质量增加，b极板处有无色无臭气体放出，符合这一情况的是()分析：根据题意，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极放出的是无色无臭的气体，可淘汰D．答案：A【例3】将两个铂电极插入500mLCuSO4溶液中进行电解，通电一定时间后，某一电极增重0.064g（假设电解时该电极无H2析出，且不考虑水解和溶液体积变化）．此时溶液中c(H+)约为()A．4×10-3mol/LB．2×10-3mol/LC．1×10-3mol/LD．1×10-7mol/L【例4】用石墨作电极，电解1mol/L下列物质的溶液，溶液的pH保持不变的是()A．HClB．NaOHC．NaClD．Na2SO4pH下降即c(H+)增大，引起c(H+)增大的情况有以下几种：①电解不活泼金属的含氧酸盐溶液，OH—放电，H+不放电；②电解含氧酸溶液，H+和OH—均放电，由于电解水，酸的浓度变大．引起pH增大的情况有以下几种：①电解活泼金属的无氧酸盐及无氧酸的溶液，H+放电，OH—不放电；②电解强碱溶液，H+和OH－均放电，但碱的浓度变化大；③电解CuCl2溶液，可用极限思维去考虑．由于CuCl2水解，原溶液显酸性，设想CuCl2完全电解，当反应完成后，酸性溶液变成了中性水，故pH变大．【例5】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．AgNO3B．H2SO4C．NaOHD．NaCl【例6】以铂为阳极，铜为阴极，电解硫酸铜水溶液，在阳极和阴极上析出物质的质量比是（）A．1∶8；B．8∶1；C．1∶4；D．4∶1【例7】用惰性电极电解一定浓度的硫酸铜溶液，通电一段时间后，向所得的溶液中加入0.1molCu(OH)2后恰好恢复到电解前的浓度和pH。则电解过程中转移的电子物质的量为（）A、0.1molB、0.2molC、0.3molD、0.4mol【例8】将分别盛有熔融的氯化钾、氯化镁、氧化铝的三个电解槽串联，在一定条件下通电一段时间后，析出钾、镁、铝的物质的量之比为（）A．1∶2∶3B．3∶2∶1C．6∶3∶1D．6∶3∶2【例9】将含有0.400molCu(NO3)2和0.400molKCl的水溶液1L，用惰性电极电解一段时间后，在一个电极上析出0.300molCu，此时在另一电极上放出的气体在标准状况下的体积为()A．3.36LB．6.72LC．大于3.36L，小于5.60LD．大于5.60L，小于6.72L【例10】如图所示，通电5min后，第③极增重2.16g，同时在A池中收集到标准状况下的气体224mL，设A池中原混合液的体积为200mL，求通电前A池中原混合溶液Cu2+的浓度。（1）电池中P是______极，Q是______极。（2）A极上电极反应为______。（3）当电路中通过2.408×1022个电子时，B极上沉淀出1.27gM，则M的计算式为______。（4）如果将电池的正负极交换，接入原电路通过1.204×1022个电子时，看到B极上______．电极反应为______，A极上析出______g______，电极反应为______（假设M为Cu）。【例11】上图是两种溶液进行电解的装置。电极A是由金属M制成的，M的硝酸盐的化学式为M(NO3)2，B，C，D都是铂电极，P，Q是电池的两极，电路接通后，电极B上金属M沉淀出来：电极反应为______，同时电极C产生______，电极反应为______，电极D产生______，电极反应为______。【例12】如图2-17，E为沾有Na2SO4溶液的滤纸，并加入几滴酚酞。A，B分别为Pt片，压在滤纸两端，R、S为电池的电极。M、N是用多微孔的Ni的电极材料，它在碱溶液中可以视为惰性电极。G为电流计，K为开关。C、D和电解池中都充满浓KOH溶液。若在滤纸中央点上一滴紫色的KMnO4溶液，K打开，接通电源一段时间后，C、D中有气体产生。（1）外电源的正、负极分别是R为____，S为_____。（2）A附近溶液的现象是_______，B附近发生的电极反应式为_____。（3）滤纸上的紫色点向哪方移动____。（4）当C、D里的气体产生到一定量时，切断外电源并接通开关K，经过一段时间，C、D中气体逐渐减少，主要因为____，有关的反应式为_____。【例13】按图2甲装置进行实验，若图2乙中横坐标x表示流入电极的电子的物质的量。下列叙述不正确的是()。A．E表示反应生成Cu的物质的量B．E表示反应消耗H2O的物质的量C．F表示反应生成H2SO4的物质的量D．F表示反应生成O2的物质的量