高一化學電化學原理(編輯修改稿)
2024-12-19 12:13 本頁面
【文章內容簡介】 [ 特別注意 ] 混合溶液的電解要分清階段，理清兩極電解過程中的電子守恒。如電解 Cu SO4溶液開始發(fā)生反應 2Cu SO4＋2H2O ==== =電解2Cu ＋ 2H2SO4＋ O2↑ ，后來發(fā)生反應 2H2O ==== =電解2H2↑ ＋ O2↑ 。 例 2 臭氧 (O3) 是一種強氧化劑，常用于消毒、滅菌等，可由臭氧發(fā)生器 ( 原理如圖 10 － 4 所示 ) 電解稀硫酸制得。 圖 10 4 (1 ) 圖中陰極為 ____( 填 “A ” 或 “B” ) ，其電極反應式為 __ ____ ______ 。 (2 ) 若 C 處通入 O 2 ，則 A 極的電極反應式為 __ ____ ______ _ 。 (3 ) 若 C 處不通入 O2， D 、 E 處分別收集到 x L 和 y L 氣體 ( 標準狀況 ) ，則 E 處收集的氣體中 O3所占的體積分數為 __ __ ___ 。 ( 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 口產生 O O3，是由于 OH－失電子發(fā)生了氧化反應，則 B 為陽極，與電源正極相連， A 為陰極，電極反應式為 2H＋＋ 2e－== =H2↑ 。 (2 ) 因 O2參與反應，電極反應式為 O2＋ 4H＋＋ 4e－== =2H2O 。 (3 )D 處為 H2， E 處為 O O3，設生成 O3的體積為 V1，則 O2為 ( y－ V1) ，根據得失電子相等： 2 x ＝ 6 V1＋ 4( y － V1) ，則 2 x － 4 y ＝ 2 V1，解得 V1＝ x － 2 y ，則 O3所占的體積分數為x － 2 yy。 【點評】 解答此類題目一般先要通過外接電源的正負極、電子的流動方向、電極反應類型或反應現象確定電解池的陰陽極，再進而分析電極反應式的書寫、電解過程中的電子得失相等關系等。 中學階段介紹的應用電解法制備的物質主要有三種：一是鋁的工業(yè)制備、二是氯堿工業(yè)、三是金屬鈉的制備。下列關于這三個工業(yè)生產的描述中正確的是 ( ) A ．電解法制金屬鈉時，負極反應式： Na＋＋ e－== = Na B ．電解法生產鋁時，需對鋁土礦進行提純，在提純過程中應用了氧化鋁或氫氧化鋁的兩性 C ．在氯堿工業(yè)中，電解池中的陰極產生的是 H2， NaOH 在陽極附近產生 D ．氯堿工業(yè)和金屬鈉的冶煉都用到了 NaCl ，在電解時它們的陰極都是 Cl－失電子 B 【解析】 考查中學階段介紹的應用電解法制備的物質工業(yè)生產。 A 中電解池，只有陰陽極，沒有正負極，其陰極反應為： Na＋＋ e－== =Na ； C 中 Na OH 是因為陰極附近水中的 H＋放電，使 OH－增多而產生的； D 中在電解時它們的陽極都是 Cl－失電子。 如圖 10 － 5 所示，若反應 5 min 時，銀電極質量增加 2. 16 g 。 圖 10 － 5 試回答： (1 )C 池為 __ __ ___ 池， Cu 極反應式為 __ ____ ______ ， Cu電極減輕 __ ____ __g 。 (2 )B 中陽極的電極反應式為 __ __ ______ ______ __ __ ____ ____ ；若反應 5 min 時 B 中共收集 22 4 mL 氣體 ( 標準狀況 ) ，溶液體積為 20 0 mL ，則通電前硫酸銅溶液的物質的量濃度約為 __ __ ____ __ 。 (3 ) 若 A 中 KCl 溶液的體積也是 200 mL ，電解后溶液的 pH ＝__ ____ __ 。 【答案】 (1 ) 原電 Cu － 2e－== = Cu2 ＋ 0. 64 (2 )4 OH－－ 4e－== =2H2O ＋ O2↑ 0. 025 mol L－ 1 (3 )1 3 【解析】 (1 ) 因為 Cu ＋ 2Ag＋== =2Ag ＋ Cu2 ＋，故 C 池為原電池，Cu 為負極，由電子守恒知 Cu 電極減輕 0. 64 g 。 (2 )B 池中陽極反應式始終是： 4OH－－ 4e－== =2 H2O ＋ O2↑ ，反應5 min 各電極轉移電子 2. 16 g247。 108 g mol－ 1＝ 0. 02 mol ，則 B 池陽極得到氧氣在標況下的體積為 0. 02 mol247。 4 22 .4 L m ol－ 1＝ 12 L 。說明 B池陰極反應除了： Cu2 ＋＋ 2e－== = Cu ，還有 2H＋＋ 2e－== =H2↑ ，且得1 12 mL H2，根據電子守恒關系列式： 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 ，故通電前 CuSO4溶液的濃度為 0. 00 5 m ol 247。 0. 2 L ＝ 0. 025 m ol L－ 1。 (3 )A 中 H＋轉移電子也為 0. 02 mol ，故由 2H＋～ 2e－～ 2OH－，得OH－的物質的量為 0. 02 mol ， c (O H－) ＝ 0. 02 mol247。 0. 2 L ＝ 0. 1 m ol L－ 1，pH ＝ 13 。 ? 探究點三 電解規(guī)律 1 ． 溶液中的電解規(guī)律 (1) 無氧酸溶液電解就是它本身的電解。例如： (2) 含氧酸的溶液電解時，實際上是
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