【文章內(nèi)容簡介】 放電順序中 H＋、 OH－之后的離子一般不參與放電。 例 1 ? 2022 經(jīng)典習(xí)題選萃 ? 某課外活動小組用如圖裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，試回答下列問題。 (1) 若開始時開關(guān) K 與 a 連接，則 B 極的電極反應(yīng)式為 __ _____ 。 (2) 若開始時開關(guān) K 與 b 連接，則 B 極的電極反應(yīng)式為 ___ __ _ ，總反應(yīng)的離子方程式為 _________ _________ 。 有關(guān)上述實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的是 ( 填序號 )____ ____ 。 ① 溶液中 Na＋向 A 極移動 ② 從 A 極外逸出的氣體能使?jié)駶櫟牡矸? KI 試紙變藍(lán) ③ 反應(yīng)一段時間后加適量鹽酸可恢復(fù)到電解前電解質(zhì)的濃度 ④ 若標(biāo)準(zhǔn)狀況下 B 極產(chǎn)生 L 氣體，則溶液中轉(zhuǎn)移 mol電子 (3) 該小組同學(xué)認(rèn)為，如果模擬工業(yè)上離子交換膜法制燒堿的方法，那么可以設(shè)想用如圖裝置電解硫酸鉀溶液來制取氫氣、氧氣、硫酸和氫氧化鉀。 ① 該電解槽的陽極反應(yīng)式為 _____________________ 。 此時通過陰離子交換膜的離子數(shù) ________( 填 “ 大于 ” 、 “ 小于 ” 或 “ 等于 ” ) 通過陽離子交換膜的離 子數(shù)。 ② 制得的氫氧化鉀溶液從出口 ( 填 “ A” 、 “B” 、 “C” 或 “D”) ________ 導(dǎo)出。 ③ 通電開始后，陰極附近溶液 pH 會增大，請簡述原因 __ ____ 。 ④ 若將制得的氫氣、氧氣和氫氧化鉀溶液組合為氫氧燃料電池，則電池正極的電極反應(yīng)式為 __ ______________ 。 【解析】 (1) 開關(guān) K 與 a 相連，裝置構(gòu)成原電池， Fe 失去電子為原電池負(fù)極。 (2) 開關(guān) K 與 b 相連，裝置構(gòu)成電解 NaC l 溶液的電解池， B為電解池的陰極，溶液中的 H＋在 B 極放電生成 H2。電解過程中Na＋應(yīng)該 向陰極 B 極移動； A 極產(chǎn)生的氣體為 Cl2， Cl2能將 I－氧化為 I2， I2遇淀粉變藍(lán)；根據(jù)電解反應(yīng)： 2NaC l ＋ 2H2O ==== =電解2NaOH＋ H2↑ ＋ Cl2↑ ，電解一段時間后若加入鹽酸會增加 H2O 的質(zhì)量，應(yīng)通入 HC l 氣體使其恢復(fù)到電解前電解質(zhì)的濃度；若標(biāo)準(zhǔn)狀況下 B極產(chǎn)生 L 氣體，即 mol H2，則 mol 電子發(fā)生轉(zhuǎn)移，但在溶液中轉(zhuǎn)移的不是電子，而是離子。 (3) ① 溶液中的 OH－在陽極失電子產(chǎn)生 O2： 4OH－－ 4e－== =2H2O ＋ O2↑ ，所以在 B 口 放出 O2，從 A 口導(dǎo)出 H2SO4。溶液中的 H＋在陰極得到電子產(chǎn)生 H2： 2H＋＋ 2e－== =H2↑ ，則從 C 口放出 H2，從 D 口導(dǎo)出 KOH 溶液。因 SO2 －4所帶電荷數(shù)大于 K＋所帶電荷數(shù)， SO2 －4通過陰離子交換膜， K＋通過陽離子交換膜，所以通過陽離子交換膜的離子數(shù)大于通過陰離子交換膜的離子數(shù)。 OH KOH 溶液構(gòu)成燃料電池時， O2在電池正極放電： O2＋ 4e－＋2H2O == =4 OH－。 【答案】 (1) Fe － 2e－== =Fe2 ＋ (2) 2H＋＋ 2e－== =H2↑ 2Cl－＋ 2H2O ==== =電解2OH－＋ H2↑ ＋ Cl2↑ ② (3) ① 4O H－－ 4e－== =2H2O ＋ O2↑ 小于 ② D ③ H＋在陰極附近放電 ， 引起水的電離平衡向右移動 ， 使 c (OH－) c (H＋) ④ O2＋ 2H2O ＋ 4e－== =4OH－ 創(chuàng)新題組 1 － 1 現(xiàn)將氯化鋁溶液蒸干灼燒并熔融后用鉑電極進(jìn)行電解，下列有關(guān)電極產(chǎn)物的判斷正確的是 ( ) A ．陰極產(chǎn)物是氫氣 B ．陽極產(chǎn)物是氧氣 C ．陰極產(chǎn)物是鋁和氧氣 D ．陽極產(chǎn)物只有氯氣 解析： 將氯化鋁溶液蒸干灼燒得到 Al2O3，電解熔融的 Al2O3，陽極為 O2 －放電，陽極產(chǎn)物為氧氣；陰極為 Al3 ＋放電，陰極產(chǎn)物為Al 。 答案： B 1 － 2 以酸性氫氧燃料電池為電源進(jìn)行電解的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。 下列說法正確的是 ( ) A ．燃料電池工作時，正極反應(yīng)式為： O2＋ 2H2O ＋ 4e－== =4OH－ B ． a 極是鐵， b 極是銅時， b 極逐漸溶解， a 極上有銅析出 C ． a 、 b 兩極若是石墨，在相同條件下 a 極產(chǎn)生的氣體與電池中消耗的 H2的體積相等 D ． a 極是粗銅， b 極是純銅時， a 極逐漸溶解， b 極上有銅析出 解析： 本題結(jié)合原電池和電解池綜合考查電化學(xué)的基本理論。圖中左側(cè)為氫氧燃料電池，右側(cè)為電解池，燃料電池為酸性介質(zhì)，負(fù)極反應(yīng)為 2H2－ 4e－== =4H＋，正極反應(yīng)為 O2＋ 4H＋＋ 4e－== =2H2O ， A 錯誤； a 為陽極， b 為陰極，金屬鐵作陽極，優(yōu)先失電子， a 極逐漸溶解， B 錯誤； a 、 b 兩極若是石墨， b 極上析出銅；a 極上產(chǎn)生 O2， C 錯誤；粗銅為陽極，銅及比銅活潑的金屬失電子后形成的離子進(jìn)入溶液中，銅離子得電子后在 b 極上析出， D 正確。 答案： D 1 － 3 ? 2022 云南檢測 ? 鋁表面在空氣中天然形成的氧化膜耐磨性和抗蝕性不夠強(qiáng)?？刂埔欢ǖ臈l件，用如圖所示的電化學(xué)氧化法，可在鋁表面生成堅硬的氧化膜。下列有關(guān)敘述正確的是 ( ) A ．陰極上有金屬鋁生成 B ．電極 A 為石墨，電極 B 為金屬鋁 C ． OH－在電極 A 上放電，有氧氣生成 D ．陽極的電極反應(yīng)為： 2Al ＋ 3H2O － 6e－== =Al2O3＋ 6H＋ 解析： 電解液為硫酸，陰極上 H＋放電，故陰極產(chǎn)物為氫氣，A 項(xiàng)錯誤； A l → Al2O3，發(fā)生氧化反應(yīng)，故電源正極連接的是金屬鋁，即電極 A 為金屬鋁，電極 B 為石墨， B 項(xiàng)錯誤；電極 A 上 Al發(fā)生氧化反應(yīng)， C 項(xiàng)錯誤， D 項(xiàng)正確。 答案： D 1 － 4 某水溶液中含有等物質(zhì)的量濃度的 Cu (NO3)2和 NaC l ，以惰性電極對該溶液進(jìn)行電解，分階段寫出電解反應(yīng)的化學(xué)方程式。 解析： 第一階段 陽極： 2Cl－－ 2e－== =Cl2↑ 陰極： Cu2 ＋＋ 2e－== =Cu 第二階段 陰極： 2Cu2 ＋＋ 4e－== =2Cu 陽極： 4OH－－ 4e－== =O2↑ ＋ 2H2O 第三階段 陰極： 4H＋＋ 4e－== =2H2↑ 陽極： 4OH－－ 4e－== =O2↑ ＋ 2H2O 將電極反應(yīng)式合并可得電解反應(yīng)的化學(xué)方程式。 答案： 第一階段的反應(yīng)： Cu Cl2==== =通電Cu ＋ Cl2↑ 第二階段的反應(yīng)： 2Cu (NO3)2＋ 2H2O ==== =通電2Cu ＋ O2↑ ＋ 4HNO3 第三階段的反應(yīng)： 2H2O ==== =通電2H2↑ ＋ O2↑ 2 1 ．以惰性電極 電解電解質(zhì)溶液的類型 電解類型及有關(guān)計算 2. 電解池中有關(guān)計算 —— “ 五步三法 ” (1) 對電解原理進(jìn)行五步分析 第 1 步：看?？措姌O材料。若陽極材料為活潑金屬，如銅、銀、鋅、鐵等，陽極材料優(yōu)先發(fā)生氧化反應(yīng)；若為惰性電極，如石墨、鉑等，則陰離子按下列順序放電： S2 －I－Br－Cl－OH－。 第 2 步：離。寫出電解質(zhì)的電離方程式，水為弱電解質(zhì)，寫出水的電離方程式。 第 3 步：排。按陰、陽離子分兩組，根據(jù)離子得、失電子能力排序。如，陽離子得電子順序一般為： Ag＋Hg2 ＋ Fe3 ＋Cu2 ＋H＋Fe2 ＋ Z n2 ＋。 第 4 步：寫。分別寫出陰極、陽極優(yōu)先發(fā)生的電極反應(yīng)式。 第 5 步： 析。根據(jù)電極反應(yīng)式計算電極反應(yīng)產(chǎn)物的變化、溶液的 pH 、離子濃度變化以及判斷酸堿性變化、顏色變化等。計算時，要聯(lián)系電子守恒、標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體摩爾體積、阿伏加德羅常數(shù)等。 (2) 解電解池有關(guān)計算題的三種方法 方法一：電子守恒法 用于串聯(lián)電路、陰陽兩極產(chǎn)物、正負(fù)兩極產(chǎn)物、相同電量等類型的計算，其依據(jù)是電路上轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相等。 方法二：總反應(yīng)式法 先寫出電極反應(yīng)式，再寫出總反應(yīng)式