高一化学电化学原理

高一化学电化学原理内容摘要：

[ 特别注意 ] 混合溶液的电解要分清阶段，理清两极电解过程中的电子守恒。 如电解 Cu SO4溶液开始发生反应 2Cu SO4＋2H2O ==== =电解2Cu ＋ 2H2SO4＋ O2↑ ，后来发生反应 2H2O ==== =电解2H2↑ ＋ O2↑。 例 2 臭氧 (O3) 是一种强氧化剂，常用于消毒、灭菌等，可由臭氧发生器 ( 原理如图 10 － 4 所示 ) 电解稀硫酸制得。 图 10 4 (1 ) 图中阴极为 ____( 填 “A ” 或 “B” ) ，其电极反应式为 __ ____ ______。 (2 ) 若 C 处通入 O 2 ，则 A 极的电极反应式为 __ ____ ______ _。 (3 ) 若 C 处不通入 O2， D 、 E 处分别收集到 x L 和 y L 气体 ( 标准状况 ) ，则 E 处收集的气体中 O3所占的体积分数为 __ __ ___。 ( 忽略 O3的分解 ) 【答案】 (1 )A 2H＋＋ 2e－== =H2↑ (2 )O2＋ 4H＋＋ 4e－== =2 H2O (3 )x － 2 yy 【解析】 (1 )E 口产生 O O3，是由于 OH－失电子发生了氧化反应，则 B 为阳极，与电源正极相连， A 为阴极，电极反应式为 2H＋＋ 2e－== =H2↑。 (2 ) 因 O2参与反应，电极反应式为 O2＋ 4H＋＋ 4e－== =2H2O。 (3 )D 处为 H2， E 处为 O O3，设生成 O3的体积为 V1，则 O2为 ( y－ V1) ，根据得失电子相等： 2 x ＝ 6 V1＋ 4( y － V1) ，则 2 x － 4 y ＝ 2 V1，解得 V1＝ x － 2 y ，则 O3所占的体积分数为x － 2 yy。 【点评】 解答此类题目一般先要通过外接电源的正负极、电子的流动方向、电极反应类型或反应现象确定电解池的阴阳极，再进而分析电极反应式的书写、电解过程中的电子得失相等关系等。 中学阶段介绍的应用电解法制备的物质主要有三种：一是铝的工业制备、二是氯碱工业、三是金属钠的制备。 下列关于这三个工业生产的描述中正确的是 ( ) A ．电解法制金属钠时，负极反应式： Na＋＋ e－== = Na B ．电解法生产铝时，需对铝土矿进行提纯，在提纯过程中应用了氧化铝或氢氧化铝的两性 C ．在氯碱工业中，电解池中的阴极产生的是 H2， NaOH 在阳极附近产生 D ．氯碱工业和金属钠的冶炼都用到了 NaCl ，在电解时它们的阴极都是 Cl－失电子 B 【解析】 考查中学阶段介绍的应用电解法制备的物质工业生产。 A 中电解池，只有阴阳极，没有正负极，其阴极反应为： Na＋＋ e－== =Na ； C 中 Na OH 是因为阴极附近水中的 H＋放电，使 OH－增多而产生的； D 中在电解时它们的阳极都是 Cl－失电子。 如图 10 － 5 所示，若反应 5 min 时，银电极质量增加 2. 16 g。 图 10 － 5 试回答： (1 )C 池为 __ __ ___ 池， Cu 极反应式为 __ ____ ______ ， Cu电极减轻 __ ____ __g。 (2 )B 中阳极的电极反应式为 __ __ ______ ______ __ __ ____ ____ ；若反应 5 min 时 B 中共收集 22 4 mL 气体 ( 标准状况 ) ，溶液体积为 20 0 mL ，则通电前硫酸铜溶液的物质的量浓度约为 __ __ ____ __。 (3 ) 若 A 中 KCl 溶液的体积也是 200 mL ，电解后溶液的 pH ＝__ ____ __。 【答案】 (1 ) 原电 Cu － 2e－== = Cu2 ＋ 0. 64 (2 )4 OH－－ 4e－== =2H2O ＋ O2↑ 0. 025 mol L－ 1 (3 )1 3 【解析】 (1 ) 因为 Cu ＋ 2Ag＋== =2Ag ＋ Cu2 ＋，故 C 池为原电池，Cu 为负极，由电子守恒知 Cu 电极减轻 0. 64 g。 (2 )B 池中阳极反应式始终是： 4OH－－ 4e－== =2 H2O ＋ O2↑ ，反应5 min 各电极转移电子 2. 16 g247。 108 g mol－ 1＝ 0. 02 mol ，则 B 池阳极得到氧气在标况下的体积为 0. 02 mol247。 4 22 .4 L m ol－ 1＝ 12 L。 说明 B池阴极反应除了： Cu2 ＋＋ 2e－== = Cu ，还有 2H＋＋ 2e－== =H2↑ ，且得1 12 mL H2，根据电子守恒关系列式： n (C u2 ＋) 2 ＋ n (H2) 2 ＝ 0. 02 mol ， n (Cu2 ＋) ＝ mol － 0. 1 12 L247。 22 .4 L mol－ 1＝ 0. 00 5 mol ，故通电前 CuSO4溶液的浓度为 0. 00 5 m ol 247。 0. 2 L ＝ 0. 025 m ol L－ 1。 (3 )A 中 H＋转移电子也为 0. 02 mol ，故由 2H＋～ 2e－～ 2OH－，得OH－的物质的量为 0. 02 mol ， c (O H－) ＝ 0. 02 mol247。 0. 2 L ＝ 0. 1 m ol L－ 1，pH ＝ 13。 ► 探究点三 电解规律 1 ． 溶液中的电解规律 (1) 无氧酸溶液电解就是它本身的电解。 例如： (2) 含氧酸的溶液电解时，实际上是。