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高中化学电解池知识点梳理

发布者: L先生 | 发布时间: 2020-1-20 16:25| 查看数: 176| 评论数: 0|帖子模式

一、电解的原理
1.电解定义
在电流作用下,电解质在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程。
2.能量转化形式
电能转化为化学能。
3.电解池
(1)构成条件
有与电源相连的两个电极。
电解质溶液(或熔融盐)
形成闭合回路。
(2)电极名称及电极反应式(如图)
(3)电子和离子的移动方向
特别注意: 电解时,在外电路中有电子通过,而在溶液中是依靠离子定向移动形成电流,即电子本身不会通过电解质溶液。
4.分析电解过程的思维程序
(1)首先判断阴、阳极,分析阳极材料是惰性电极还是活泼电极。
(2)再分析电解质水溶液的组成,找全离子并分阴、阳两组(不要忘记水溶液中的HOH)
(3)然后排出阴、阳两极的放电顺序
阴极:阳离子放电顺序:
Ag>Fe3>Cu2>H()>Fe2>Zn2>H()>Al3>Mg2>Na>Ca2>K
阳极:
活泼电极>S2>I>Br>Cl>OH>含氧酸根离子。
(4)分析电极反应,判断电极产物,写出电极反应式,要注意遵循原子守恒和电荷守恒。
(5)最后写出电解反应的总化学方程式或离子方程式。
【注意点】
1.做到“三看”,正确书写电极反应式
(1)一看电极材料,若是金属(AuPt除外)作阳极,金属一定被电解(Fe生成Fe2+)
(2)二看介质,介质是否参与电极反应。
(3)三看电解质状态,若是熔融状态,就是金属的电冶炼。
2.规避“三个”失分点
(1)书写电解池中电极反应式时,要以实际放电的离子表示,但书写总电解反应方程式时,弱电解质要写成分子式。
(2)要确保两极电子转移数目相同,且应注明条件电解
(3)电解水溶液时,应注意放电顺序中HOH之后的离子一般不参与放电。
2二、电解原理的应用
1.电解饱和食盐水
(1)电极反应
阳极反应式:2Cl2e=Cl2↑(氧化反应)
阴极反应式:2H2e=H2↑(还原反应)
(2)总反应方程式
2NaCl2H2Ofile:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml5640\wps1.png2NaOHH2↑Cl2↑
离子反应方程式:2Cl2H2Ofile:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml5640\wps2.png2OHH2↑Cl2↑
(3)应用:氯碱工业制烧碱、氯气和氢气。
2.电镀
以金属表面镀银为例,
(1)镀件作阴极,镀层金属银作阳极。
(2)电解质溶液是AgNO3溶液等含镀层金属阳离子的盐溶液。
(3)电极反应:
阳极:Age=Ag
阴极:Age=Ag
(4)特点:阳极溶解,阴极沉积,电镀液的浓度不变。
3.电解精炼铜
(1)电极材料:阳极为粗铜;阴极为纯铜。
(2)电解质溶液:含Cu2的盐溶液。
(3)电极反应:
阳极:
Zn2e=Zn2
Fe2e=Fe2
Ni2e=Ni2
Cu2e=Cu2
阴极:
Cu22e=Cu
4.电冶金
利用电解熔融盐的方法来冶炼活泼金属NaCaMgAl等。
(1)冶炼钠
2NaCl(熔融)电解2NaCl2↑
电极反应:
阳极:
2Cl2e=Cl2↑
阴极:
2Na2e=2Na
(2)冶炼铝
2Al2O3(熔融)file:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml5640\wps3.png4Al3O2↑
电极反应:
阳极:6O212e=3O2↑
阴极:4Al312e=4Al
3三、应对电化学定量计算的方法
1.计算类型
原电池和电解池的计算包括两极产物的定量计算、溶液pH的计算、相对原子质量和阿伏加德罗常数的计算、产物的量与电量关系的计算等。
2.三种方法
(1)根据总反应式计算
先写出电极反应式,再写出总反应式,最后根据总反应式列出比例式计算。
(2)根据电子守恒计算
用于串联电路中阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算,其依据是电路中转移的电子数相等。
用于混合溶液中电解的分阶段计算。
(3)根据关系式计算
根据得失电子守恒定律关系建立起已知量与未知量之间的桥梁,构建计算所需的关系式。
如以通过4 mol e-为桥梁可构建如下关系式:
file:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml5640\wps4.png
阳极产物        阴极产物
(式中M为金属,n为其离子的化合价数值)
该关系式具有总揽电化学计算的作用和价值,熟记电极反应式,灵活运用关系式便能快速解答常见的电化学计算问题。
提示:在电化学计算中,还常利用QI·tQn(e)×NA×1.60×1019来计算电路中通过的电量。
4四、金属的腐蚀和防护
1.金属腐蚀的本质
金属原子失去电子变为金属阳离子,金属发生氧化反应。
2.金属腐蚀的类型
(1)化学腐蚀与电化学腐蚀
类型
化学腐蚀
电化学腐蚀
条件
金属跟非金属单质直接接触
不纯金属或合金跟电解质溶液接触
现象
无电流产生
有微弱电流产生
本质
金属被氧化
较活泼金属被氧化
联系
两者往往同时发生,电化学腐蚀更普遍
(2)析氢腐蚀与吸氧腐蚀
以钢铁的腐蚀为例进行分析:
类型
析氢腐蚀
吸氧腐蚀
条件
水膜酸性较强(pH≤4.3)
水膜酸性很弱或呈中性
负极反应
Fe-2e-=Fe2+
Fe-2e-=Fe2+
正极反应
2H++2e-=H2↑
O2+2H2O+4e-=4OH-
总反应
Fe+2H+=Fe2++H2↑
2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2
联系
吸氧腐蚀更普遍
3.金属的防护
(1)电化学防护
牺牲阳极的阴极保护法原电池原理
a.负极:比被保护金属活泼的金属;
b.正极:被保护的金属设备。
外加电流的阴极保护法电解原理
a.阴极:被保护的金属设备;
b.阳极:惰性金属或石墨。
(2)改变金属的内部结构,如制成合金、不锈钢等。
(3)加防护层,如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法。
【注意点】
1.判断金属腐蚀快慢的规律
(1)对同一电解质溶液来说,腐蚀速率的快慢:电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防腐措施的腐蚀。
(2)对同一金属来说,在不同溶液中腐蚀速率的快慢:强电解质溶液中>弱电解质溶液中>非电解质溶液中。
(3)活动性不同的两种金属,活动性差别越大,腐蚀速率越快。
(4)对同一种电解质溶液来说,电解质浓度越大,金属腐蚀越快。
2.两种保护方法的比较
外加电流的阴极保护法保护效果大于牺牲阳极的阴极保护法。

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