【文章內(nèi)容簡介】 Cu 2e － == Cu 2 ＋ Zn 2e － == Zn 2 ＋ Ni 2e － == Ni 2 ＋ Fe 2e － == Fe 2 ＋ Cu2＋ 、 Zn2＋ 、 Fe2＋ 、 Ni2＋ Cu2＋ ＋ 2e－ ==Cu Ag、 Au等 陽極泥 例 3 電解原理在化學(xué)工業(yè)中有廣泛的應(yīng)用。下圖表示一個電解池，裝有電解液 a ； X 、 Y 是兩塊電極板，通過導(dǎo)線與直流電源相連。請回答以下問題： ( 1) 若 X 、 Y 都是惰性電極， a 是飽和 Na Cl 溶液，實驗開始時，同時在兩邊各滴入幾滴酚酞試液，則 ① 電解池中 X 極上的電極反應(yīng)式為 ____ _ _ _ _ _ _ _ __ __ ， 在 X 極附近觀察到的現(xiàn)象是 _ _____________ ____ __ 。 ② Y 電極上的電極反應(yīng)式為 _____ ______ _____ ____ ， 檢驗該電極反應(yīng)產(chǎn)物的方法是 _________ ___ _ _ ____ 。 ( 2) 如要用電解方法精煉粗銅，電解液 a 選用 CuS O 4溶液，則 ① X 電極的材料是 ____ __ ，電極反應(yīng)式為 ____ _ ____ 。 ② Y 電極的材料是 _ _______ __ ，電極反應(yīng)式為_ ____________ 。 ( 說明：雜質(zhì)發(fā)生的電極反應(yīng)不必寫出 ) 解析 (1) 用惰性電極電解飽和食鹽水時，陽極反應(yīng) 2Cl－－ 2e－== =Cl2↑ ；陰極反應(yīng) 2H＋＋ 2e－== =H2↑ 。與電源正極相連的為陽極，反之為陰極。所以 X 為陰極， Y 為陽極。 X 極在反應(yīng)過程中消耗了 H2O 電離出的 H＋，溶液呈堿性，加入酚酞試液變成紅色； Y 極產(chǎn)生 Cl2，能使?jié)駶櫟牡矸? K I 試紙變成藍(lán)色。 (2) 電解精煉 Cu 時，用含雜質(zhì)的 Cu 為陽極，純 Cu 為陰極。反應(yīng)過程中陽極上的 Cu 以及比 Cu 活潑的金屬失去電子，成為離子進(jìn)入溶液，活潑性比 Cu 差的金屬形成陽極泥；在陰極只有 Cu2 ＋能得電子成為單質(zhì)，其他較活潑的金屬對應(yīng)的離子不能得電子。根據(jù)裝置圖，X 為陰極， Y 為陽極。所以， X 電極的材料是純銅，電極反應(yīng)式為 Cu2 ＋＋ 2e－== =Cu ； Y 電極材料是粗銅，電極反應(yīng)式為 Cu － 2e－== =Cu2 ＋。 答案 (1) ① 2H＋＋ 2e－== =H2↑ 有氣泡產(chǎn)生，溶液變紅 ② 2Cl－－ 2e－== =Cl2↑ 把濕潤的淀粉 K I 試紙放在 Y 電極附近，試紙變藍(lán)色 (2) ① 純銅 Cu2 ＋＋ 2e－== =Cu ② 粗銅 Cu － 2e－== =Cu2 ＋ 規(guī)律方法 電解池中陰、陽極的確定一般可通過外加電源的正負(fù)極或電解槽中兩極附近的現(xiàn)象兩條途徑來解決，與電源負(fù)極相連的是電解池的陰極，與電源正極相連的是電解池的陽極；電解池中陽極附近的現(xiàn)象一般包括電極溶解、生成 Cl2或 O2，陰極附近的現(xiàn)象一般是電極上析出金屬而增重，因 H＋放電生成 H2而使 c (H＋) ＜ c (OH－) 顯堿性，能使酚酞變紅。 即時鞏固 3 如圖為有關(guān)電化學(xué)的裝置完全正確的是 ( ) 解析 A 項， Zn 為原電池負(fù)極， Cu 為正極，錯誤； B 項，用電解法精煉銅時，粗銅為陽極，精銅為陰極，錯誤；電鍍時，鍍件為陰極，鍍層金屬為陽極，所以應(yīng)該以 Zn 電極為陽極，而 Fe 電極作陰極，錯誤； D 項，根據(jù)電流方向，碳棒作陽極，鐵棒作陰極，所以碳電極上產(chǎn)生 Cl2，用淀粉 K I 溶液檢驗，鐵電極上產(chǎn)生 H2，其附近生成 Na OH ，使酚酞變紅，正確。 答案 D 實驗探究 電化學(xué)原理在實驗中的應(yīng)用 電化學(xué)原理在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用非常廣泛，在化學(xué)實驗中的作用亦不可低估。如改變反應(yīng)速率、制備通常方法難以制備的物質(zhì)等很多方面，現(xiàn)分別列舉如下： 應(yīng)用一 加快氧化還原反應(yīng)的速率 一個自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，設(shè)計成原電池時反應(yīng)速率增大。如實驗室制 H 2 時，在 Zn 與稀 H 2 SO 4 反應(yīng)時加入少量 C u S O 4溶液，就能使產(chǎn)生 H 2 的反應(yīng)速率加快。 應(yīng)用二 比較金屬活動性的強(qiáng)弱 兩種金屬分別作原電池的兩極時，一般作負(fù)極的金屬比作正極的金屬活潑。 應(yīng)用三 制備通常方法難以制備的物質(zhì) 電解是最強(qiáng)有力的氧化還原手段，可以制備 F2等氧化性很強(qiáng)的物質(zhì)，也可以制備 Na 、 Mg 、 Al 等還原性很強(qiáng)的物質(zhì)等。 應(yīng)用四 利用有關(guān)量的關(guān)系進(jìn)行某些測量或測定 可以利用電子與物質(zhì)間的關(guān)系測元素的相對原子質(zhì)量、阿伏加德羅常數(shù)等。 實驗探究 1 ( 2022 山東理綜， 29) 對金屬制品進(jìn)行抗腐蝕 處理，可延長其使用壽命。 ( 1) 以下為鋁材表面處理的一種方法： 鋁材 電解H 2 SO 4 溶液 槽液 脫脂 堿洗 水洗 除灰 耐蝕鋁材 廢電解液 ① 堿洗的目的是除去鋁材表面的自然氧化膜，堿洗時常有氣泡冒出，原因是 ________ ___________ ____________________ ( 用離子方程式表示 ) 。為將堿洗槽液中的鋁以沉淀形式回收，最好向槽液中加入下列試劑中的 ________ 。 a ． NH 3 b ． CO 2 c ． Na OH d ． HN O 3 ② 以鋁材為陽極，在 H 2 SO 4 溶液中電解，鋁材表面形成氧化膜，陽極電極反應(yīng)式為 __________ ______ 。取少量廢電解液加入 Na HCO 3 溶液后產(chǎn)生氣泡和白色沉淀，產(chǎn)生沉淀的原因是 __________________ ____ 。 ( 2) 鍍銅可防止鐵制品腐蝕，電鍍時用銅而不用石墨作陽極的原因是 ____ ____ ____ ____ ____ ___ 。 ( 3) 利用右圖裝置，可以模擬鐵的電化學(xué)防護(hù)。 若 X 為碳棒，為減緩鐵的腐蝕，開關(guān) K 應(yīng)置于 ________ 處。 若 X 為鋅，開關(guān) K 置于 M 處，該電化學(xué)防護(hù)法稱為 ________ 。 解析 ( 1) ① Al 能與 N aOH 反應(yīng)生成 H2， Al2O3與 N aOH 反應(yīng)時不能生成 H2，則根據(jù)氣泡冒出的現(xiàn)象斷定 Al 與 N aOH 發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)； A lO－2轉(zhuǎn)化成 A l( OH )3須加入酸，而 A l ( OH )3能溶于強(qiáng)酸，所以選擇 CO2； ② Al 在陽極失電子生成氧化膜( A l2O3) ， Al2O3中的氧是由水提供的，溶液顯酸性，所以有 H＋生成；廢電解液中含有 Al3 ＋， Al3 ＋＋3H2 3＋ 3H＋， N aHCO3水解顯堿性，互相促進(jìn)。 ( 2) 電鍍時銅作陽極，失去電子生成 Cu2 ＋，陰極Cu2 ＋得電子生成 Cu 。 ( 3) 碳棒的活潑性小于鐵，則需用電解池的原理，利用鐵作陰極與電源負(fù)極相連從而保護(hù)鐵不受腐蝕； Zn 的活潑性大于鐵，則二者形成原電池時，Zn 作負(fù)極從而保護(hù)鐵不受腐蝕。 答案 ( 1) ① 2A l ＋ 2OH－＋ 6H2O == =2 [ Al( OH)4]－＋3H2↑ ( 或 2A l ＋ 2 OH－＋ 2H2O == =2A lO－2＋ 3H2↑ ) b ② 2A l ＋ 3H2O － 6e－== = Al2O3＋ 6H＋ HCO－3與 H＋反應(yīng)產(chǎn)生 CO2使 H＋濃度減小，使 Al3 ＋的水解平衡向右移動，產(chǎn)生 Al( OH)3沉淀 ( 2) 補(bǔ)充溶液中的 Cu2 ＋，保持溶液中的 Cu2 ＋濃度恒定 ( 3) N 犧牲陽極的陰極保護(hù)法 ( 或犧牲陽極保護(hù)法 ) 電解氯化鈉溶液綜合實驗探究 實驗探究 2 電解飽和 Na Cl 溶液是電解原理的重要應(yīng)用，考查學(xué)生對電解原理的理解，電路連接，與元素化合物知識結(jié)合考查 Cl2的性質(zhì)、檢驗方法，同時該實驗還可與粗鹽的精制相聯(lián)系，考查物質(zhì)的分離、提純等。 請從圖中選用必要的裝置進(jìn)行電解飽和食鹽水的實驗，要求測定產(chǎn)生的氫氣的體