【注意】
在惰性电极的条件下,电解电解质溶液有三种类型。
①电解水。
电解质所提供的阴、阳离子的放电能力均比H+或OH-弱(如H2SO4、KNO3等),实质上是电解水。
②电解溶质。
电解质所提供的阴、阳离子的放电能力均比H+或OH-强(如CuCl2溶液等),实质上是电解溶质。
③混合电解。
像NaCl、CuSO4、AgNO3等水溶液中,组成电解质的阴、阳离子一个比H+强或弱,另一个比OH-弱或强,则电解时,水和溶质均部分参加电解,因此被称为混合电解。
4、电解原理的应用
(1)电镀
利用电解原理在金属(或非金属)制品表面沉积一薄层其他金属的过程叫电镀。
电镀的条件:
a.镀件作阴极。
b.镀层金属作阳极。
c.含镀层金属阳离子的电解质溶液作电镀液。
如:
在Fe片上镀Cu。
Fe→阴极,Cu→阳极,含Cu2+的电解液→电镀液。
(2)电解饱和食盐水(氯碱工业)、电解制铝、电解精炼铜等。
a.电解饱和食盐水制取氯气和烧碱
阳极(石墨):
2Cl--2e-→Cl2↑
阴极(铁):
2H++2e-→H2↑
总反应:
2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑
b.电解制铝
总反应:
2A12O3(熔融)4A1+3O2↑
c.电解精炼铜
阳极——粗铜
阴极——纯铜
电解质溶液——含Cu2+的溶液(如CuSO4、CuCl2等)。
二、典型例题与疑难解析
【例题1】铜片和锌片用导线连接后插入稀硫酸中,锌片是(1
(A)阴极(B)正极(C)阳极(D)负极
【解析】原电池的两极被称作正极、负极,它们是由各自的金属活泼性来决定的,活泼性较强的金属易失电子,发生氧化反应,作负极,活泼性较差的金属或非金属作正极。
而电解池的两极被称作阴极、阳极,它们是由各自所连接的电源电极所决定的,与电源负极相连的为阴极,与电源正极相连的为阳极。
本题中所描述的装置为原电池,且Zn比Cu活泼,故锌片作负极。
答案:
D
【例题2】银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源,它是一种可充电电池,它的充放电过程可以表示为:
2Ag+Zn(OH)2Ag2O+Zn+H2O。
在此电池放电时,负极上发生反应的物质是()
(A)Ag(B)Zn(OH)2(C)Ag2O(D)Zn
【解析】对于可充电电池来说,当充电时,该电池是作为电解池,当放电时,该电池是作为原电池。
题设中要求放电时的情况,即该电池作为原电池时,则在电极上参加反应的是Ag2O和Zn,又因负极上反应是为失电子、化合价升高的氧化反应,所以,在负极上发生反应的物质应是Zn,故(D)选项正确。
答案:
D
【例题3】某学生设计了一个“黑笔写红字”的趣味实验。
滤纸先用氯化钠、无色酚酞的混合液浸湿,然后平铺在一块铂片上,接通电源后,用铅笔在滤纸上写字,会出现红色字迹。
据此,下列叙述正确的是()
(A)铅笔端作阳极,发生还原反应
(B)铂片端作阴极,发生氧化反应
(C)铅笔端有少量的氯气产生
(D)a点是负极,b点是正极
【解析】本题中的装置是电解池,而且是由铂和石墨作电极,两者均为惰性电极。
由题意可知,铅笔能写红色的字,主要是因为产生NaOH使酚酞变红的原因,故铅笔这一极为阴极(2H++2e-→H2↑),发生还原反应,a为电源的负极,而铂片则作为电解池的阳极(2Cl--2e-→Cl2↑),发生氧化反应,b为电源的正极。
答案:
D
【例题4】关于如图所示装置的叙述,正确的是()
(A)铜是阳极,铜片上有气泡产生
(B)铜片质量逐渐减少
(C)电流从锌片经导线流向铜片
(D)氢离子在铜片表面被还原
【解析】由图可知,该装置是铜锌原电池装置。
金属锌比铜活泼,故金属锌作为原电池的负极,金属铜是正极,锌片失去电子变成锌离子,电子由锌片经导线流向铜片,电流的方向则与之相反,在铜片的表面发生如下反应:
2H++2e-→H2↑,而铜本身质量不发生变化。
答案:
D
三、课堂练习
1.下列烧杯中盛放的都是稀硫酸,在铜电极上能产生气泡的是()。
2.右图所示装置中,观察到电流计指针偏转,M棒变粗,N棒变细。
由此判断下表中所列M、N、P物质,其中可成立的是()。
MNP
(A)ZnCu稀H2SO4
(B)CuFe稀盐酸
(C)AgZnAgNO3溶液
(D)ZnFeFe(NO3)3溶液
3.如图所示各容器中盛有海水,铁在其中被腐蚀时,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)>(11
4.为防止轮船船体的腐蚀,应在船壳水线以下位置嵌上一定数量的()。
(A)铜块(B)铅块(C)锌块(D)钠块
5.下列叙述中不正确的是()。
(A)金属的电化学腐蚀比化学腐蚀普遍(B)钢铁在干燥的空气里不易腐蚀
(C)用铝质铆钉铆接铁板,铁板易被腐蚀(D)原电池中电子由正极流入负极
6.下列变化中,属于原电池反应的是()。
(A)在空气中铝表面迅速氧化形成保护层
(B)白铁表面有破损时,也能阻止铁被氧化
(C)红热的铁丝与水接触,表面形成蓝黑色的保护层
(D)铁与稀H2SO4反应时,加入少量CuSO4溶液可使反应加速
7.随着人们生活质量的不断提高,废电池必须进行集中处理的办法必须要实行,其首要原因是()。
(A)利用电池外壳的金属材料
(B)防止电池中汞、镉和铅等重金属离子对水源、土壤的污染
(c)电池中渗泄的电解液会腐蚀其他物品
(D)回收其中的石墨电极
8.电解CuCl2和NaCl的混合溶液,阴极和阳极上分别析出的物质是()。
(A)H2和Cl2(B)Cu和C12(C)H2和O2(D)Cu和O2
9.用惰性电极电解M(NO3)x的水溶液,当阴极上增重ng时,在阳极上同时产生6L氧气(标准状况),从而可知M的相对原子质量为()。
(A)ax(B)ax(c)ax(D)ax
10.将两个惰性电极插入500mLAgNO3溶液中,通电电解,当电解液的pH从6.0变为3.0时(设阴极没有H2放出,且电解液体积不变),电极上析出银的质量是()。
(A)27mg(B)54mg(C)108mg(D)216mg
11.下列关于铜电极的叙述正确的是()
(A)铜—锌