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【转载】高中化学选修4的辅导十八  

2014-01-23 11:05:31|  分类: 化学辅导 |  标签: |举报 |字号 订阅

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关于电解池(上)

l      怎样区分原电池和电解池:1、只有一个池时,看是否有外接电源,有,就是电解池;没有,一般可能是原电池。2、两个(或者三个)池,连成一个回路:比较各池,符合构成原电池条件的那个池是原电池;不符合构成原电池条件的那个(或那两个)池是电解池。【一般不会出现两个池都符合构成原电池条件的情况,因为不可能确定电动势。】【像丹尼尔电池那样有两个容器,并且有盐桥相连的算一个池。】

l      电极:电解池中的电极,只能叫做阳极、阴极,不能叫做正极、负极!哪个是阳极,哪个是阴极,不是由电极材料决定,而是决定于与外接电源的连接:与外接电源的正极直接连接【直接连接的意思是:不通过原电池的内电路,也不通过自己的电解液!但可能通过串联的另一个电解池的电解质溶液。】的电极是阳极(在此电极上发生氧化反应);与外接电源的负极直接连接的电极是阴极(在此电极上发生还原反应)。蓄电池在充电时,充当电解池。原来的正极必须与充电器(即外接电源)的正极相连接,所以成为阳极;原来的负极必须与充电器的负极相连接,所以成为阴极。【这种接法类同于原电池一文中“外加电流的阴极保护法”,只不过外接电源的电动势大于被充电电池的电动势,所以电路中不是等电势。在此条件下,蓄电池原来放电的反应被迫逆转,变为充电。】

l      电解池的电解质溶液中离子的放电顺序:【放电意思是失电子或得电子,即被氧化或被还原。】

阳离子(在阴极上的)放电顺序:【倒用金属活动性顺序】Ag+、Cu2+、H+(酸中氢离子)、Fe2+、Zn2+、H+(H2O中氢离子)、Al3+、Mg2+、Na+、Ca2+、K+【在水溶液中,有下划线的这些离子不可能放电。】【不常用离子未列出】

阴离子(在阳极上的)放电顺序:

S2-、I-、Br-、Cl-、OH-、SO42-等含氧酸根离子

【等浓度时,氢氧根离子的放电顺序在氯离子之前;氯离子浓度较大时(如饱和食盐水)变为上述顺序。】【如果阳极材料是除铂、金以外的金属,如铜、铁等,叫做活性阳极,此条件下,失去电子被氧化的是阳极材料本身,而不再是溶液中的阴离子!!!】【不参加反应的电极材料叫做惰性电极,如石墨、铂。】

l  用惰性电极电解水溶液的七种典型类型详析:

 1、电解盐酸:溶液中一共有H+、Cl-、OH-三种离子。

阳极:Cl-先于OH-放电。2Cl--2e-=Cl2↑

阴极:                  2H++2e-=H2↑

总反应式:2HCl =电解=H2↑+ Cl2↑

电解盐酸(代表无氧酸溶液),溶质被电解。电解一段时间后,溶液浓度减小,pH值升高。

 2、电解氯化铜溶液:溶液中一共有H+、Cu2+、Cl-、OH-四种离子。

 阳极:Cl-先于OH-放电。2Cl--2e-=Cl2↑

 阴极:Cu2+先于H+放电。Cu2++2e-=Cu↓(附着在碳棒上)

总反应式:CuCl2 =电解=Cu↓+ Cl2↑

电解氯化铜溶液(代表铝后金属的无氧酸盐溶液),溶质被电解。电解一段时间后,溶液浓度减小,pH值升高(考虑铜离子的水解,不考虑氯气的溶解)(如果考虑氯气的溶解则会降低)。

 3、电解稀硫酸:溶液中一共有H+、SO42-、OH-三种离子。

    阳极:OH-先于SO42-放电。4OH--4e-=2H2O+O2↑

阴极:                    4H++4e-=2H2↑

总反应式:2H2O =电解=2H2↑+O2↑

电解稀硫酸(代表含氧酸溶液),溶剂-水被电解。电解一段时间后,溶液浓度增大,pH值减小。

【为什么1中,放电的氢离子就认为是盐酸中的,而3中就认为是水中的?这是因为溶质、溶剂都能够电离出氢离子,究竟电解时消耗的是哪一种,取决于同时被电解的阴离子,1中同时被电解的阴离子是溶质中的氯离子,所以合起来就是电解溶质;3中同时被电解的阴离子是水中的氢氧根离子,所以合起来就是电解水。】

4、电解氢氧化钠溶液:溶液中一共有H+、Na+、OH-三种离子。

  阳极:4OH--4e-=2H2O+O2↑

 阴极:H+先于Na+放电。 4H++4e-=2H2↑

总反应式:2H2O =电解=2H2↑+O2↑

电解氢氧化钠溶液(代表强碱溶液),溶剂-水被电解。电解一段时间后,溶液浓度增大,pH值升高。

5、电解硫酸钠溶液:溶液中一共有H+、Na+、SO42-、OH-四种离子。

   阳极:OH-先于SO42-放电。4OH--4e-=2H2O+O2↑

   阴极:H+先于Na+放电。 4H++4e-=2H2↑

 总反应式:2H2O =电解=2H2↑+O2↑

   电解硫酸钠溶液(代表水前金属的含氧酸盐溶液),溶剂-水被电解。电解一段时间后,溶液浓度增大,pH值变化决定于原溶液的酸碱性:酸性的(如硫酸铝)略减小;中性的仍然是中性(如硫酸钠);碱性的略增大(如碳酸钠)。

6、电解饱和食盐水:溶液中一共有H+、Na+、Cl-、OH-四种离子。

 阳极:Cl-先于OH-放电。2Cl--2e-=Cl2↑

  阴极:H+先于Na+放电。 4H++4e-=2H2↑

  总反应式:2NaCl+2H2O=电解= Cl2↑+H2↑+2NaOH

  电解饱和食盐水(代表水前金属的无氧酸盐溶液),溶质溶剂都被电解,生成碱。

7、电解硫酸铜溶液:溶液中一共有H+、Cu2+、SO42-、OH-四种离子。

   阳极:OH-先于SO42-放电。4OH--4e-=2H2O+O2↑

阴极:Cu2+先于H+放电。Cu2++2e-=Cu↓(附着在碳棒上)

总反应式:CuSO4+2H2O=电解= O2↑+H2SO4+Cu↓

电解硫酸铜溶液(代表氢后金属的含氧酸盐溶液),溶质溶剂都被电解,生成酸。

【以上反应中,无论总反应如何,只要阳极上氢氧根离子放电,阳极区氢离子过剩,阳极区pH就减小;只要阴极上氢离子放电,阴极区氢氧根离子过剩,阴极区pH就增大。所以在实际化工生产中,总是阳极(室)出酸;阴极(室)出碱。】

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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