高中电化学详解Word下载.docx
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2.1阴极
与电源的负极相连的电极成为阴极。
溶液中阳离子在阴极上得到电子,发生复原反响。
如上图装置中,Cu2+在阴极是得到电子转化为Cu,阴极反响式:
Cu2++2e=Cu
阴极电极材料的本身受到保护,不参与反响,溶液中较易得电子的阳离子在阴极上得电子而被复原,在阴极得电子的难易顺序为:
Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+〔酸〕>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+〔水〕>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+。
当此放电顺序适用于阳离子浓度相差不大时,顺序要有相应的变动。
当溶液中H+只来自于水电离时,H+的放电顺序介于A13+和Zn2+之间。
规律:
铝前〔含铝〕离子不放电,氢〔酸〕后离子先放电,氢〔酸〕前铝后的离子看条件
2.2阳极:
与电源的正极相连的电极称为阳极。
物质在阳极上失去电子,发生氧化反响。
如上图装置中,Cl-在阳极上失去电子转化为Cl2,阳极反响式:
2Cl--2e=Cl2↑
首先看电极,如果是活性电极〔金属活动顺序表Ag以前〕,那么电极材料失电子,电极被溶解,溶液中的阴离子不能失电子。
如果是惰性电极〔Pt、Au、石墨〕,那么要再看溶液中的离子的失电子能力。
此时根据阴离子放电顺序加以判断,阴离子放电顺序:
S2->I->Br->Cl->OH->NO3->
SO42->
含氧酸根>F-。
Cl-和OH-在电解时的电极反响式分别是:
2Cl-―2e=Cl2↑
4OH-―4e=2H2O+O2↑
因为水电离能够产生OH-,所以电解含氧酸盐溶液时,在阳极上是OH-放电生成氧气,而含氧酸根离子不发生变化。
〔当阳极为惰性金属常用的为C铂金时自身放电〕
2.3酸、碱、盐溶液电解规律
〔1〕无氧酸是其本身的电解;
〔2〕含氧酸是水的电解;
〔3〕可溶性碱是水的电;
〔4〕活泼性金属的含氧酸盐也是水的电解;
〔5〕活泼金属的无氧盐阴极析出氢气并伴随溶液显碱性,阳极析出非金属单质;
〔6〕不活泼金属的无氧盐是该盐的电解;
〔7〕中等活动性金属的含氧酸盐阴极析出金属,阳极得到氧气同时酸性提高。
电解池中的离子放电顺序是用来判断电解时哪种离子先反响。
比方电解等浓度的CuSO4-FeCl2溶液,溶液中有Cu2+、Fe2+、H+、SO42-、Cl-、OH-。
由于放电能力是Cu2+>H+>Fe2+,Cl->OH->SO42-,所以开始时:
阳极:
2Cl--2e=Cl2↑
阴极:
Cu2++2e=Cu
电解一段时间后,Cu2+和Cl-反响完了,反响就变成了:
4OH--4e=O2↑+2H2O
2H++2e=H2↑
3电解结果
在两极上有新物质生成。
溶液的离子浓度可能发生变化如:
电解氯化铜、盐酸等离子浓度发生了变化。
因为溶液中的氢离子或氢氧根离子放电,所以酸碱性可能发生改变。
4电解规律
4.1四类电解型
①电解水型〔强碱,含氧酸,活泼金属的含氧酸盐〕,pH由溶液的酸碱性决定,溶液呈碱性那么pH增大,溶液呈酸性那么pH减小,溶液呈中性那么pH不变。
电解质溶液复原—加适量水。
②电解电解质型〔无氧酸,不活泼金属的无氧酸盐,〕,pH变大。
电解质溶液复原—加适量电解质。
③放氢生碱型〔活泼金属的无氧酸盐〕,pH变大。
电解质溶液复原—加阴离子相同的酸。
④放氧生酸型〔不活泼金属的含氧酸盐〕,pH变小。
电解质溶液复原—加阳离子相同的碱或氧化物。
酸、碱、盐溶液的电解规律(惰性电极做阳极)
类型
电极反响特点
实例
电解对象
电解质浓度
pH
电解质溶液复原
电解水型
阴:
2H++2e-==H2↑
阳:
2OH--4e-==2H2O+O2↑
NaOH
水
增大
H2SO4
减小
Na2SO4
不变
电解电解质型
电解质电离出的阴、阳离子分别在两极放电
HCl
电解质
氯化氢
CuCl2
氯化铜
放H2生碱型
H2O放H2生碱
电解质阴离子放电
NaCl
电解质和水
生成新电解质
放O2生酸型
电解质阳离子放电
H2O放O2生酸
CuSO4
氧化铜
4.2电解规律的应用
〔1〕电解规律的主要应用内容是:
依据电解的根本原理分析判断电解质溶液。
〔2〕恢复电解液的浓度:
电解液应先看pH的变化,再看电极产物。
欲使电解液恢复一般是:
电解出什么物质就应该参加什么,如:
电解饱和食盐水在溶液中减少的是氯气和氢气,所以应该参加的是氯化氢。
〔3〕在分析应用问题中还应该注意:
一要:
不仅考虑阴极、阳极放电的先后顺序,还应该注意电极材料〔特别是阳极〕的影响;
二要:
熟悉用惰性电极电解各类电解质溶液的规律。
有关电解的计算通常是求电解后某产物质量、气体的体积、某元素的化合价以及溶液的pH、物质的量浓度等。
解答此类题的方法有两种:
一是根据电解方程式或电极反响式列比例式求解;
二是利用各电极、线路中转移的电子数目守恒等式求解。
以电子守恒较为简便,注意运用。
例如,铁-石墨-氯化钠溶液构成的电解池,铁为阳极,阴极上是水中氢离子放电还是溶解氧放电?
为什么?
这是一个关于电解池放电顺序知识点的考察,电解池分阴极和阳极,Fe作阳极,失电子,C做阴极,得电子,溶液中的阳离子较O2分子更易得到电子,故从阳离子方向考虑,而溶液中的阳离子包括:
Na+和H+从氧化性来看:
H+的氧化性更强一些,因此阴极发生的反响为:
2H++2e-=H2
5电解原理的应用
5.1氯碱工业〔电解饱和食盐水〕
制取氯气、氢气、烧碱。
饱和食盐水溶液中存在Na+和Cl-以及水电离产生的H+和OH-。
其中氧化性H+>Na+,复原性Cl->OH-。
所以H+和Cl-先放电〔即发生复原或氧化反响〕。
2H++2e=H2↑〔复原反响〕
2Cl--2e=Cl2↑〔氧化反响〕
总反响的化学方程式:
2NaCl+2H2O=2NaOH+H2↑+Cl2↑
2Cl-+2H2O=2OH-+H2↑+Cl2↑。
5.2电镀和电解精炼铜
电镀:
应用电解原理在某些金属外表镀上一薄层其他金属或者合金的过程
条件:
①镀件做阴极②镀层金属做阳极③电镀液中含镀层金属离子
电镀时,把待镀的金属制品〔即镀件〕作阴极,镀层金属作阳极,用含有镀层金属离子的溶液作电镀液。
M-ne=Mn+
Mn++ne=M
这样,在直流电的作用下,镀层金属就均匀地覆盖到镀件的外表。
同样的道理,用纯铜作阴极,用粗铜作阳极,用CuSO4溶液作电解液。
通入直流电,作为阳极的粗铜逐渐溶解,在阴极上析出纯铜,从而到达提纯铜的目的。
5.3电解法冶炼金属
钠、钙、镁、铝等活泼金属,很难用复原剂从它们的化合物中复原得到单质,因此必须通过电解熔融的化合物的方法得到。
如电解熔融的氯化钠可以得到金属钠:
2Na++2e=2Na
2Cl――2e=Cl2↑
5.4活泼金属Na、Mg、Al的制取
例如,电解熔融的NaOH制金属Na,
4NaOH==4Na+2H2O+O2↑
其中Na为阴极区产物而H2O和O2那么为阳极区产物。
第二章原电池
原电池是把化学能转化为电能的装置。
构成电池的条件是:
①有活泼性不同的两个电极;
②两极用导线互相连接成直接插入连通的电解质溶液里;
③较活泼金属与电解质溶液能发生氧化复原反响〔有时是与水电离产生的H+作用〕,只要同时具备这三个条件即为原电池。
2原电池的正负极的判断(从原电池反响实质角度确定):
较活泼金属作负极,负极外表为正电荷,失电子发生氧化反响(电子流出的一极);
另一导体作正极,发生复原反响(电子流入的一极)。
电子从负极通过导线流向正极,电子的定向移动形成电流,电流的方向是正极到负极,这是物理学规定的。
2电极反响的书写
对于化学电源和新型电池工作原理的分析,可类比于铜、锌、硫酸原电池,可把总反响折成两局部进行处理。
知道两极反响式,或一极反响式或总反响式,可通过加减的方法求出另一极反响或总反响方程式。
书写电极反响式时先写明电极名称(正极或负极),得失电子数均写在“=〞左侧。
总反响式为氧化复原反响的方程式。
在燃烧电池反响中确定哪一极发生的是什么反响的关键是:
负极:
化合价升高,失去电子,发生氧化反响;
正极:
化合价降低,得到电子发生复原反响;
总反响式为两极反响的加合;
书写反响时,还应该注意得失电子数目应该守恒。
3原电池原理的应用
3.1原电池原理的三个应用和依据:
〔1〕电极反响现象判断正极和负极,以确定金属的活动性。
其依据是:
原电池的正极上现象是:
有气体产生,电极质量不变或增加;
负极上的现象是:
电极不断溶解,质量减少。
〔2〕分析判断金属腐蚀的速率,分析判断的依据,对某一个指定金属其腐蚀快慢顺序是:
作电解池的阳极>作原电池的负极>非电池中的该金属>作原电池的正极>作电解池的阴极。
3.2判断依据:
〔1〕根据反响现象原电池中溶解的一方为负极,金属活动性强。
〔2〕根据反响的速度判断强弱。
〔3〕根据反响的条件判断强弱。
〔4〕由电池反响分析判断新的化学能源的变化,分析的思路是先分析电池反响有关物质化合价的变化,确定原电池的正极和负极,然后根据两极的变化分析其它指定物质的变化。
4常见的11种类型原电池〔电极反响及易错点〕
4.1、铜锌非氧化性强酸溶液的原电池〔伏打电池〕〔电极材料:
铜片和锌片,电解质溶液:
稀硫酸〕
〔1〕氧化复原反响的离子方程式:
Zn+2H+=Zn2++H2↑
〔2〕电极反响式及其意义
正极〔Cu〕:
2H++2e-=H2↑〔复原反响〕;
负极〔Zn〕:
Zn-2e-=Zn2+〔氧化反响〕。
意义:
在标准状况下,正极每析出2.24升氢气,负极质量就减小6.5克。
〔3〕微粒移动方向:
①在外电路:
电流由铜片经用电器流向锌片,电子由锌片经用电器流向铜片。
②在内电路:
SO〔运载电荷〕向锌片移动,H+〔参与电极反响〕向铜片移动的电子放出氢气。
4.2铜锌强碱溶液的原电池〔电极材料:
氢氧化钠溶液〕
Zn+2OH-=ZnO22-
+H2↑
①正极〔Cu〕:
修正为:
2H2O+2e-=H2↑+2OH-
②负极〔Zn〕:
Zn-2e-=Zn2+〔氧化反响〕;
Zn+4OH--2e-=ZnO
+2H