例谈惰性电极的电解原理及其判断
例谈惰性电极的电解原理及其判断
山东省邹平县长山中学 256206 吴桂志
一、电解原理规律：
用石墨、Pt 、Au 等惰性材料为电极，电解电解质的水溶液时，溶液中有关离子的放电顺序规律为：
阴离子的放电顺序：S 2->I ->Br ->Cl ->OH ->含氧酸根，
阳离子的放电顺序：Ag +>Hg 2+>Cu 2+>H +>活泼金属离子。
1、当电解含氧酸、强碱、活泼金属的含氧酸盐(例如：H 2SO 4、NaOH 、K 2SO 4等)时,实际为电解水，即只有水参与电解反应，而电解质不参与电解反应。
阳极反应式：4OH - - 4e - == O 2↑+ 2H 2O
阴极反应式：4H + + 4e - == 2H 2↑
总反应方程式：2H 2O 2↑+O 2↑
2、当电解无氧酸(除HF 外)、不活泼金属的无氧酸盐(氟化物除外)(例如：HCl 、CuCl 2等)时，实际只有电解质参与电解，水不参与电解反应。
阳极反应式：2Cl - - 2e - == Cl 2↑
阴极反应式：2H + + 2e - == H 2↑或Cu 2+ +2e -== Cu
总反应方程式：HCl H 2 ↑+ Cl 2↑或CuCl 2 Cu + Cl 2↑
3、当电解活泼金属的无氧酸盐和不活泼金属的含氧酸盐(例如：NaCl 、CuSO 4等)时，水和电解质均参与电解反应。
阳极反应式：2Cl - - 2e - ==Cl 2↑或4OH - - 4e -==O 2↑+ 2H 2O 阴极反应式：4H + + 4e -==2H 2↑或Cu 2+ +2e -== Cu
总反应方程式：2NaCl + 2H 2O 2NaOH + H 2↑+ Cl 2↑或 2CuSO 4 + 2H 2O 2Cu + O 2↑+ 2H 2SO 4
二、基本应用 1、判断电解的本质及电解产物
电解 电解 电解 电解 电解
例1、用惰性电极电解下列各物质的水溶液一段时间后，向剩余电解质溶液中加入适量水，能使溶液完全恢复到电解前浓度的是（）
A.AgNO3
B. Na2SO4
C.CuCl2
D.H2SO4
解析：从物质的组成来看，电解Na2SO4溶液和H2SO4溶液时，实际为电解水，电解产物分别是氢气和氧气，且物质的量比为2∶1，即当电解一段时间后，向剩余电解质溶液中加入适量水时能使溶液完全恢复到电解前的浓度；而电解AgNO3溶液和CuCl2溶液时，电解产物分别是银、氧气和铜、氯气，当向剩余电解质溶液中加入适量水，不能使溶液完全恢复到电解前浓度，而应分别加入碳酸银和氯化铜。故答案选择BD。
例2、用铂电极电解CuSO4溶液，当铜离子浓度降至一半时，停止通电，若使CuSO4溶液恢复原浓度、原体积，应加入的适量适当物质是（）
A. CuSO4
B. CuSO4?5H2O
C. CuO
D. Cu(OH)2
解析：用铂电极电解CuSO4溶液，且铜离子浓度降至一半就停止通电时，阳极电解产物是氧气，而阴极电解产物只有金属铜，且物质的量比为1∶2，所以若使CuSO4溶液恢复原浓度、原体积，可以加入的适量的CuO或CuCO3。故答案选择C。
解答上述类型题目时，要使电解质溶液恢复到原来的状态，选择加入的物质要根据电解产物及其物质的量比进行组合，例如电解产物是铜和氧气，且物质的量比为2∶1，可以组合成物质CuO或CuCO3(在酸溶液中CO 2逸出)。
例3、在水中加入等物质的量的Ag+、Pb2+、Na+、SO42 -、NO3-、Cl-，该溶液放在用惰性材料作电极的电解槽中，通电片刻，则氧化产物与还原产物质量比为（）
A.35.5∶108
B.16∶207
C.8∶1
D.108∶35.5
解析：此题具有一定的迷惑性，若按照题目中阴、阳离子的放电顺
序考虑则会误入陷阱，因为溶液中Ag+、Pb2+、Na+、SO42-、NO3-、Cl-的物质的量相等时，其中Ag+与Cl-生成AgCl沉淀，Pb2+与SO42–生成PbSO4沉淀，这时溶液中仅剩余Na+、NO3-，若用惰性电极进行电解，实际为电解水，所以阳极生成的氧化产物和阴极生成的还原产物分别是O2和H2，且物质的量比为1∶2，即质量之比为8∶1。故答案选择C。
2、判断电解后溶液的PH
例4、用惰性电极电解下列溶液，电解一段时间后，阴极质量增加，电解液的PH下降的是（）
①CuSO4②BaCl2③AgNO3④H2SO4
A. ①②
B. ①③
C. ①④
D.②④
解析：若使阴极质量增加和电解液的PH下降，必须使金属阳离子在阴极得电子生成金属单质并析出，而阳极反应为4OH-- 4e-==O2↑+ 2H2O，溶液中OH-浓度减小。符合此条件的是电解质为CuSO4和AgNO3。故答案选择B。
例5、某溶液中含有两种溶质NaCl和H2SO4，它们的物质的量之比为3∶1。用石墨作电极电解该混合溶液时，根据电解产物，可明显分为三个阶段。下列叙述不正确的是（）
A.阴极自始至终只析出H2
B.阳极先析出Cl2，后析出O2
C.电解最后阶段为电解水
D.溶液PH不断增大，电解后为7
解析：虽然溶液中有两种溶质NaCl和H2SO4，但溶液中能参与电解的离子为仅有Cl-、OH-和H+。根据阴阳离子的放电顺序和Cl-和H+的物质的量比3∶2，可以将其电解过程分为三个阶段，即第一阶段电解HCl 溶液，电解产物为氢气和氯气；第二阶段电解NaCl溶液，电解产物为氢气、氢氧化钠和氯气；第三阶段电解H2O，电解产物为氢气和氧气。所
以阴极自始至终只析出H2；阳极先析出Cl2，后析出O2；溶液PH不断增大，且电解后大于7。故答案选择D。
高中常见电极反应式的书写训练
高中常见的原电池（化学电源）电极反应式的书写训练 一次电池 1、伏打电池：（负极—Zn、正极—Cu、电解液—H2SO4） 负极：正极： 总反应方程式（离子方程式）Zn + 2H+ == H2↑+ Zn2+ 2、铁碳电池：（负极—Fe、正极—C、电解液H2CO3 弱酸性) 负极：正极： 总反应方程式（离子方程式）Fe+2H+==H2↑+Fe2+ (析氢腐蚀) 3、铁碳电池：（负极—Fe、正极—C、电解液中性或碱性) 负极：正极： 化学方程式2Fe+O2+2H2O==2Fe(OH)2 (吸氧腐蚀) 4Fe(OH)2+O2+2H2O==4Fe(OH)3 2Fe(OH)3==Fe2O3 +3 H2O (铁锈的生成过程) 5、普通锌锰干电池：(负极—Zn、正极—C 、电解液NH4Cl、MnO2的糊状物) 负极：正极： 6、碱性锌锰干电池：（负极—Zn、正极—C、电解液KOH 、MnO2的糊状物） 负极：正极： 化学方程式Zn +MnO2 +H2O == ZnO + Mn(OH)2 7、银锌电池：(负极—Zn、正极--Ag2O、电解液NaOH ) 负极：正极： 化学方程式Zn + Ag2O + H2O == Zn(OH)2 + 2Ag 8、铝–空气–海水（负极--铝、正极--石墨、铂网等能导电的惰性材料、电解液--海水） 负极：正极： 总反应式为：4Al+3O2+6H2O===4Al(OH)3（铂网增大与氧气的接触面） 9、镁---铝电池（负极--Al、正极--Mg 电解液KOH） 负极(Al)：正极(Mg）： 化学方程式：2Al + 2OH–+ 6H2O ＝2〔Al（OH）4〕—+ 3H2 二次电池（又叫蓄电池或充电电池） 1、铅蓄电池：（负极—Pb 正极—PbO2 电解液—浓硫酸）
电解池中有水参与的电极反应式的书写
电解池中有水参与的电极反应式的书写 一、分析问题 对于电解有水参与的电解质溶液有两类，我们可先写出其电极反应，分析一下有H+或O H-放电的电极反应中H+或OH-的来源，进一步探究有水参与的电极反应式的书写规律。 1、电解水型（阳极为惰性电极） ⑴电解强碱溶液（如NaOH溶液） 其电极反应式分别为： 阳极反应：4OH-－4e-=2H2O+O2↑（OH-来自于NaOH的电离） 阴极反应：2H++2e-=H2↑（H+来自于水的电离） 因为阴极反应的H+来自于水的电离，2H2O2H++2OH-①，2H++2e-=H2↑②，两式相加得2H2 O+2e-=H2↑+2OH-，所以其阴极反应还可以写成2H2O+2e-=H2↑+2OH-的形式。若要写电解总反应式，其阴极反应必须写成2H2O+2e-=H2↑+2OH-的形式，根据电子守恒，将阴、阳两极反应相加得电解总反应式为2H2O 2 H2↑+ O2↑。 ⑵电解含氧酸溶液（如H2SO4溶液） 其电极反应式分别为： 阳极反应：4OH-－4e-=2H2O+O2↑（OH-来自于水的电离） 阴极反应：2H++2e-=H2↑（H+来自于H2SO4的电离） 因为阳极反应的OH-来自于水的电离，4H2O 4H++4OH-①，4OH-－4e-=2H2O+O2↑②，两式相加得2H2O－4e-=4H++O2↑，所以其阳极反应还可以写成2H2O－4e-=4H++O2↑的形式。若要写电解总反应式，其阳极反应必须写成2H2O－4e-=4H++O2↑的形式，根据电子守恒，将阴、阳两极反应相加得电解总反应式为2H2O 2 H2↑+ O2↑。 ⑶电解活泼金属的含氧酸盐溶液（如Na2SO4溶液） 其电极反应式分别为： 阳极反应：4OH-－4e-=2H2O+O2↑（OH-来自于水的电离） 阴极反应：2H++2e-=H2↑（H+来自于水的电离） 因为阴极、阳极反应中的H+、OH-均来自于水的电离，则上述阳极反应还可以写成2H2O －4e-=4H++O2↑的形式，阴极反应还可以写成2H2O+2e-=H2↑+2OH-的形式。若要写电解总反应式，其阳极反应必须写成2H2O－4e-=4H++O2↑的形式，阴极反应必须写成2H2O+2e-=H2↑+2OH-的形式，根据电子守恒，将阴、阳两极反应相加得电解总反应式为2H2O 2 H2↑+ O2↑。
电解原理及应用
电解原理及应用 学习目标 知识与技能：1、理解电解原理，会判断电解池、电极产物、电极周围溶液pH值及整个溶液pH值的变化； 2、能书写电极反应式及总反应式，培养分析归纳知识的能力。 过程与方法：1、利用惰性电极电解氯化铜的实验，探究电解原理 2、了解电解的应用，特别是电解在电镀、电解精炼、电冶炼等方面的应用。情感态度与价值观：通过电解知识的学习，发现其在日常生活和工农业生产中的广泛应用，激发学生勇于创新、积极实践的科学态度。 重点：理解电解原理和以电解CuCl2溶液为例得出惰性电极作阳极时的电解的一般规律。 难点：理解电解原理，非惰性电极作阳极对电解产物的判断，电解原理的应用。 先学后教 回顾：电解质是指在________________________________能够导电的___________。电离是指电解质在_____________或__________状态下离解成____________过程。电解质溶液或熔融电解质导电的实质是。 一、电解 1、定义： 2、电解装置—电解池（槽） （1）定义： （2）构成条件： ①——提供电能 ②——形成闭合回路 ③——帮助实现能量转化 （3）能量转化方式： （4）电极名称、电极判断和电极反应类型： 左边石墨棒电极名称：，电极反应类型： 右边石墨棒电极名称：，电极反应类型： 电解质溶液中离子的迁移方向： 二、电解原理 1、离子放电顺序（惰性电极通常包括和等） 阴极阳离子放电顺序：Ag＋> Hg 2＋> Fe 3＋> Cu 2＋>H＋> Pb 2＋>Sn 2＋>Fe 2＋>Zn 2＋> Al 3＋>Mg 2＋>Na＋>Ca 2＋>K＋ 阳极阴离子放电顺序：S2－> I－> Br－>Cl－> OH－> 含氧酸根> F－ 思考与交流：①上述阳离子顺序与离子的氧化性或金属活动性顺序有何联系？上述阴离子顺序与离子的还原性有何联系？ ②若用铜做电极，阳极的放电情况会怎么样？ 2、电极反应式书写
原电池电极方程式书写练习题
常见原电池电极方程式书写练习 1、写出下列原电池的有关反应式 ⑴铜铝强碱溶液的原电池（电极材料：铜片和铝片，电解质溶液：氢氧化钠溶液）总反应：____________________________________________________ ①正极（）：____________________________________________________ ②负极（）：_____________________________________________________ ⑵铝铜电池浓硝酸原电池（电极材料：铜片和铝片，电解质溶液：浓硝酸） 总反应：____________________________________________________ ①正极（）：____________________________________________________ ②负极（）：_____________________________________________________ （3）镁铝电池稀硫酸原电池（电极材料：镁片和铝片，电解质溶液：） 总反应：____________________________________________________ ①正极（）：____________________________________________________ ②负极（）：_____________________________________________________ （4）镁铝电池强碱原电池（电极材料：镁片和铝片，电解质氢氧化钠溶液：） 总反应：____________________________________________________ ①正极（）：____________________________________________________ ②负极（）：_____________________________________________________ （5）氢氧燃料原电池（电极材料：碳棒和碳棒，电解质氯化钠溶液） 总反应：____________________________________________________ ①正极（）：____________________________________________________ ②负极（）：_____________________________________________________ （6）氢氧燃料原电池（电极材料：碳棒和碳棒，电解质盐酸溶液） 总反应：____________________________________________________ ①正极（）：____________________________________________________ ②负极（）：_____________________________________________________ （7）氢氧燃料原电池（电极材料：惰性电极，电解质氢氧化钾溶液） 总反应：____________________________________________________ ①正极（）：____________________________________________________ ②负极（）：_____________________________________________________
氧化还原与电极电势
氧化还原与电极电势 一、基本概念 氧化还原反应发生的重要标志就是反应中发生了电子的得失或偏移。 氧化态：化合物或单质中，元素所呈现的带电状态称为氧化态。它是用一定数值表示的。 氧化数：表示元素氧化态的代数值称为氧化数（或称为氧化值）。 二、原电池电动势 利用氧化还原反应获得电流的装置叫原电池。原电池有半电池、电极、盐桥三个部分组成。 构成原电池的两极间的电势差称为原电池的电动势。 影响电池电动势的主要因素有两个：一是体系中物质的浓度；二是体系所处的温度。 标准状态下原电池的电动势称为标准电池电动势，此时两极各物质均处于标准状态。 三、电极电势（?） 标准电极电势----由于电极电势绝对数值的不可测性，所以电极电势的数值是相对的。它是以氢电极作为标准，并规定以标准状态下的氢电极的电极电势为零来作参考。 标准氢电极----标准状态下的氢电极称为标准氢电极，且此时其标准氢电极为零。即 θ?2 H H + =0。 Nerst 方程式： 还原态氧化态 lg 0592.0n + =θ?? (T =298.15K) 四、氧化还原反应进行的方向和程度 （1）利用?可判断氧化剂、还原剂的相对强弱 ?大的电对中的氧化型物质的氧化能力强于?小的电对中的氧化型物质。同理，?小的电对中的还原型物质的还原能力强于?大的电对中的还原型物质的还原能力。 （2）判断氧化还原反应的方向 反应总是向由强氧化剂和强还原剂反应生成较弱的氧化剂和较弱的还原剂的方向进行。 若反应是在标准状态进行，可直接由θ ?来判断反应进行的方向。若反应不在标准状态进行，一般需要通过Nerst 方程式计算出?，在进行判断。 综合练习 例1：根据下列氧化还原反应-22Cl 2Cu Cl Cu +→++组成原电池。已知： Pa 1013252Cl =p ，-1Cu L mol 10.02?=+c ，-1 Cl L mol 10.0-?=c ，试写出此原电池符号， 并计算原电池的电动势。（V 34.0Cu /Cu 2=+ θ ?，V 36.1- 2 Cl /Cl =θ ?） 分析：首先应根据Nerst 方程式由θ ?及各物质浓度求出这两个点对构成的两个电极电 势，然后确定原电池的正负极。最后计算原电池的电动势。 由Nerst 方程式计算 0.31V lg 20592 .034.022Cu Cu /Cu =+ =++ c ? 1.42V )(lg 2059 2.036.12 Cl Cl Cl Cl Cl /Cl --2 2- 2 =+=θθ ?c c p p 由此可知电对Cu Cu 2+ 构成了电池的负极，另一极则为正极。原电池符号为： )Pt(,(101325Pa)Cl |)L (0.01mol Cl ||)L (0.10mol Cu |Cu )(2-1--12+??-+
第八章 氧化还原反应与电极电位
氧化还原反应与电极电位首页难题解析学生自测题学生自测答案章后习题解答难题解析[TOP] 例8-1 写出并配平下列各电池的电极反应、电池反应，注明电极的种类。 （1）(-) Ag(s)│AgCl(s) │HCl(sln)│Cl2(100kp)│Pt(s) (+) （2）(-) Pb(s)│PbSO4(s)│K2SO4(sln)‖KCl(sln)│PbCl2(s)│Pb(s) (+) （3）(-) Zn(s)│Zn2+(c1)‖MnO4-(c2), Mn2+(c3), H+(c4)│Pt(s) (+) （4）(-) Ag(s) | Ag+ (c1) ‖Ag+(c2) │Ag(s) (+) 分析将所给原电池拆分为两个电极。负极发生氧化反应，正极发生还原反应，写出正、负极反应式，由正极反应和负极反应相加构成电池反应。 解（1）正极反应Cl2(g)+2e-→ 2 Cl－(aq) 属于气体电极 负极反应Ag(s)+Cl-(aq) → AgCl(s)+e-属于金属-难溶盐-阴离子电极 电池反应2Ag（s）+ Cl2(g) →2AgCl(s) n=2 （2）正极反应PbCl2(s)+2e-→Pb(s)+2Cl- (aq) 属于金属-难溶盐-阴离子电极负极反应Pb(s)+SO42-(aq)→PbSO4(s)+2e-属于金属-难溶盐-阴离子电极 电池反应PbCl2(s) +SO42-(aq)→PbSO4(s) +2Cl-(aq) n=2 （3）正极反应MnO4-(aq) +8H+(aq)+5e-→Mn2+(aq)+ 4H2O(l) 属于氧化还原电极负极反应Zn(s) → Zn2+(aq)+2e-属于金属-金属离子电极电池反应2MnO4- (aq)+16H+(aq)＋5Zn(s)→2Mn2+(aq)＋8H2O(l)＋5Zn2+ (aq)n=10 （4）正极反应Ag+(c2) +e- → Ag(s) 属于金属-金属离子电极 负极反应Ag(s) → A g+ (c1) + e-属于金属-金属离子电极 电池反应Ag+(c2) → Ag+ (c1) n=1 例8-2 25℃时测得电池(-) Ag(s)│AgCl(s)│HCl(c)│Cl2(100kp)│Pt(s) (+) 的电动势为?( Cl2/Cl-)=1.358V, θ?( Ag+/Ag)=0.799 6V，求AgCl的溶度积。 1.136V，已知θ ?AgCl/Ag 。其分析首先根据电池电动势和已知的标准电极电位，由Nernst方程求出θ 次：AgCl的平衡AgCl(s)Ag+ (aq)+ Cl-(aq)，方程式两侧各加Ag：
氧化还原反应知识题及答案解析
氧化还原反应习题及答案 一、判断题： 1.已知MX 是难溶盐，可推知E( M2+ / MX ) < E( M2+ / M+ ) 。（） 2.在实验室中MnO2 (s) 仅与浓HCl 加热才能反应制取氯气，这是因为浓HCl仅使 E ( MnO2 / Mn2+ ) 增大。 ...................................................................................... （） E ( Cl2 / Cl- ) < E( Cl2 / AgCl ) 。...............................................................................（） 3. 以原电池的E来计算相应氧化还原反应的标准平衡常数，由此可以推论出，氧化还原反应的K是各物种浓度为1.0 mol·L-1或p= p时的反应商。.............................................................................................................................................. （） 4. 理论上所有氧化还原反应都能借助一定装置组成原电池；相应的电池反应也必定是氧化还原反应。................................................................. （） 5. 已知K ( AgCl ) =1.8 ? 10-10，当c (Ag+ ) = 1.8 ? 10-1 0 mol·L-1时，E (Ag+ /Ag ) = E(AgCl / Ag ) 。.................................................................................................................（） 6. E( Cr 2O72- / Cr3+ ) < E( Cl2 / Cl- )，但是，K2Cr2O7与浓度较大的HCl (aq) 可以反应生成Cl2。这是由于c (HCl) 增大，使E (Cr2O72-/Cr3+ ) 增大, 同时又使E(Cl2/Cl-)减，从而使E(Cr2O72-/Cr3+)> (Cl2/Cl- )。..................................................................................( ) 7. 电极电势越小的电对的还原型，其还原性越强，是更强的还原剂。.............. （） 8. 电池(-) Pb ∣ PbSO 4 (s) ∣ SO42- (aq) Pb2+ (aq) ∣ Pb (+) 的E > 0 ，这是一个浓差电池。...................................................................................................................................... (¨) 9. 下列两个原电池在298K 时均能放电： (1) (-) Pt ∣ Fe2+ ( c 1 ) ，Fe3+ ( c2 ) Cr2O72- ( c3 ) ，H+ ( 1.0 mol?L-1 ) , Cr3+ ( c4 ) Pt (+) (2) (-) Pt ∣ S 2O32- ( c5 )，S4O62- ( c6 ) Fe3+ ( c2 )，Fe2+( c1 ) Pt (+) 二、选择题：
原电池和电解池电极反应式的书写方法
原电池和电解池电极反应式的书写方法 一、原电池电极反应式的书写方法: 1.首先判断原电池的正负极 如果电池的正负极判断失误，则电极反应必然写错。一般来说，较活泼的金属失去电子，为原电池的负极，但不是绝对的。如镁片和铝片插入氢氧化钠溶液中组成的原电池虽然镁比铝活泼，但由于铝和氢氧化钠溶液反应失去电子被氧化，因而铝是负极，此时的电极反应为： 负极：2Al－6e－=== 2Al3+ 正极：6H 2O +6e－=== 6OH－+3H 2 ↑或 2Al3++2H 2 O +6e－+ 2OH－=== 2AlO 2 － + 3H 2 ↑ 再如，将铜片和铝片同时插入浓硝酸中组成原电池时，由于铝在浓硝酸中发生了钝化，铜却失去电子是原电池的负极被氧化，此时的电极反应为： 负极：Cu－2e－=== Cu2+ 正极：2NO 3－ + 4H+ +2e－=== 2NO 2 ↑+2H 2 O 2.要注意电解质溶液的酸碱性 在正负极上发生的电极反应不是孤立的，它往往与电解质溶液紧密联系。如氢－氧燃料电池就分酸式和碱式两种，在酸性溶液中的电极反应： 负极：2H 2 －4e－=== 4H + 正极O 2 + 4H+ + 4e－=== 2H 2 O 如果是在碱性溶液中，则不可能有H+出现，同样在酸性溶液中，也不能出现 OH－。由于CH 4、CH 3 OH等燃料电池在碱性溶液中，碳元素是以CO 3 2－离子形式存在 的，故不是放出CO 2 。 3.还要注意电子转移的数目 在同一个原电池中，负极失去电子的总数一定等于正极得到电子的总数，所以在书写电极反应式时，要注意电荷守恒。这样可避免在有关计算时产生错误或误差，也可避免由电极反应式写总反应方程式或由总方程式改写电极反应式时所带来的失误。 4.抓住总的反应方程式 从理论上讲，任何一个自发的氧化还原反应均可设计成原电池。而两个电极相加即得总的反应方程式。所以对于一个陌生的原电池，只要知道总的反应方程
电解的原理
考纲要求 1.理解电解池的构成、工作原理及应用，能书写电极反应和总反应方程式。2.了解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害、防止金属腐蚀的措施。 考点一电解的原理 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 ①有与电源相连的两个电极。 ②电解质溶液(或熔融盐)。 ③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 4．阴阳两极上放电顺序 阴离子失去电子或阳离子得到电子的过程叫放电。离子的放电顺序取决于离子本身的性质即
离子得失电子的能力，另外也与离子的浓度及电极材料有关。 (1)阴极：阴极上放电的总是溶液中的阳离子，与电极材料无关。氧化性强的先放电，放电顺序： (2)阳极：若是活性电极作阳极，则活性电极首先失电子，发生氧化反应。 若是惰性电极作阳极，则仅是溶液中的阴离子放电，常见离子的放电顺序是 特别提醒 一般情况下，离子按上述顺序放电，但如果离子浓度相差十分悬殊，离子浓度大的也可以先放电。如理论上H ＋ 的放电能力大于Fe 2＋ 、Zn 2＋ ，但在电解浓度大的硫酸亚铁或 硫酸锌溶液中，由于溶液中c (Fe 2＋ )或c (Zn 2＋ )≥c (H ＋ )，则先在阴极上放电的是Fe 2＋ 或Zn 2＋ ， 因此阴极上的主要产物为Fe 或Zn ；但在水溶液中，Al 3＋ 、Mg 2＋ 、Na ＋ 等是不会在阴极上放 电的。 深度思考 1．分析电解下列物质的过程，并总结电解规律(用惰性电极电解)。 (1)电解水型 电解水型电解一段时间后，其电解质的浓度一定增大吗？举例说明。 答案 不一定，如用惰性电极电解饱和Na 2SO 4溶液，一段时间后会析出Na 2SO 4·10H 2O 晶体，剩余溶液仍为该温度下的饱和溶液，此时浓度保持不变。 (2)电解电解质型
氧化还原及电极电位
第八章氧化还原反应与电极电位 首页 难题解析 学生自测题 学生自测答案 章后习题解答 难题解析 [TOP] 例 8-1 写出并配平下列各电池的电极反应、电池反应，注明电极的种类。 （1） (-) Ag(s)│AgCl(s) │HCl(sln)│Cl2(100kp)│Pt(s) (+) （2） (-) Pb(s)│PbSO4(s)│K2SO4(sln)‖KCl(sln)│PbCl2(s)│Pb(s) (+) （3） (-) Zn(s)│Zn2+(c1)‖MnO4-(c2), Mn2+(c3), H+(c4)│Pt(s) (+) （4） (-) Ag(s) | Ag+ (c1) ‖Ag+(c2) │Ag(s) (+) 分析将所给原电池拆分为两个电极。负极发生氧化反应，正极发生还原反应，写出正、负极反应式，由正极反应和负极反应相加构成电池反应。 解（1）正极反应 Cl2(g)+2e- → 2 Cl－ (aq) 属于气体电极 负极反应 Ag(s)+Cl-(aq) → AgCl(s)+e- 属于金属-难溶盐-阴离子电极 电池反应 2Ag（s）+ Cl2(g) →2AgCl(s) n=2 （2）正极反应 PbCl2(s)+2e- →Pb(s)+2Cl- (aq) 属于金属-难溶盐-阴离子电极负极反应 Pb(s)+SO42-(aq) →PbSO4(s)+2e- 属于金属-难溶盐-阴离子电极电池反应 PbCl2(s) +SO42- (aq)→PbSO4(s) +2Cl-(aq) n=2 （3）正极反应 MnO4-(aq) +8H+(aq)+5e- →Mn2+(aq)+ 4H2O(l) 属于氧化还原电极负极反应 Zn(s) → Zn2+(aq)+2e- 属于金属-金属离子电极 电池反应2MnO4- (aq)+16H+(aq)＋5Zn(s)→2Mn2+(aq)＋8H2O(l)＋5Zn2+ (aq) n=10 （4）正极反应 Ag+(c2) +e- → Ag(s) 属于金属-金属离子电极负极反应 Ag(s) → Ag+ (c1) + e- 属于金属-金属离子电极 电池反应 Ag+(c2) → Ag+ (c1) n=1 例 8-2 25℃时测得电池 (-) Ag(s)│AgCl(s)│HCl(c)│Cl2(100kp)│Pt(s) (+) 的电动势为1.136V，已知 ( Cl2/Cl-)=1.358V, ( Ag+/Ag)=0.799 6V，求AgCl的溶度积。 分析首先根据电池电动势和已知的标准电极电位，由Nernst方程求出 AgCl/Ag 。其次：AgCl的平衡AgCl(s) Ag+ (aq)+ Cl-(aq)，方程式两侧各加Ag： AgCl(s) + Ag(s) Ag+ (aq)+ Cl-(aq) + Ag(s) AgCl与产物Ag组成AgCl/Ag电对；反应物Ag与Ag+组成Ag+/Ag电对。AgCl(s)的溶度积常数为： = 。 解由电池表达式： 正极反应 Cl2 (g)+ 2e- → 2 Cl-(aq)， = + lg 负极反应 Ag(s) + Cl-(aq) → AgCl(s) + e-， = ＋ lg 电池反应 Cl2(g) + 2Ag(s) → 2AgCl(s) E ＝ - ＝( + lg )-( ＋ lg ) ＝1.136V， 将和数据带入 ＝－1.136 V＝1.358 V－1.136 V＝0.222V， 又由 AgCl(s) + Ag Ag+ + Cl- + Ag ＝ =(0.222-0.799 6)V/0.059 16V＝-9.76
原电池和电解池知识点归纳
原电池和电解池知识点归纳(总4页) -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1 -CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除
一．原电池和电解池的比较： 二．原电池正负极的判断： ⑴根据电极材料判断：活泼性较强的金属为负极，活泼性较弱的或者非金属为正极。 ⑵根据电子或者电流的流动方向：电子流向：负极→正极。电流方向：正极→负极。 ⑶根据电极变化判断：氧化反应→负极；还原反应→正极。 ⑷根据现象判断：电极溶解→负极；电极重量增加或者有气泡生成→正极。 ⑸根据电解液内离子移动的方向判断：阴离子→移向负极；氧离子→移向正极。 三．电极反应式的书写： *注意点： 1.弱电解质、气体、难溶物不拆分，其余以离子符号表示； 2.注意电解质溶液对正负极的影响； 3.遵守电荷守恒、原子守恒，通过添加H+ 、OH- 、H 2 O 来配平 1.负极：⑴负极材料本身被氧化： ①如果负极金属生成的阳离子与电解液成分不反应，则为最简单 的：M-n e-=M n+如：Zn-2 e-=Zn2+ ②如果阳离子与电解液成分反应，则参与反应的部分要写入电极反应式中： 如铅蓄电池，Pb+SO 42--2e-=PbSO 4 ⑵负极材料本身不反应：要将失电子的部分和电解液都写入电极反应式， 如燃料电池CH 4-O 2 (C作电极)电解液为KOH：负极：CH 4 +10OH-8 e-=C0 3 2- +7H 2 O 2.正极：⑴当负极材料能自发的与电解液反应时，正极则是电解质溶液中的微粒的反应， H 2SO 4 电解质，如2H++2e=H 2 CuSO 4 电解质： Cu2++2e= Cu ⑵当负极材料不与电解质溶液自发反应时，正极则是电解质中的O 2 反正还原反应 ①当电解液为中性或者碱性时，H 2 O参加反应，且产物必为OH-, 如氢氧燃料电池（KOH电解质）O 2+2H 2 O+4e=4OH- ②当电解液为酸性时，H+参加反应，产物为H 2 O 如氢氧燃料电池（KOH电解质） O 2+4O 2 +4e=2H 2 O 装置原电池电解池实例 原理使氧化还原反应中电子作定向移 动，从而形成电流。这种把化学 能转变为电能的装置叫做原电 池。 使电流通过电解质溶液而在阴、 阳两极引起氧化还原反应的过程 叫做电解。这种把电能转变为化 学能的装置叫做电解池。 形成条件①电极：两种不同的导体相连； ②电解质溶液：能与电极反应。 ③能自发的发生氧化还原反应 ④形成闭合回路 ①电源；②电极（惰性或非惰 性）； ③电解质（水溶液或熔化态）。 反应 类型 自发的氧化还原反应非自发的氧化还原反应 电极名称由电极本身性质决定： 正极：材料性质较不活泼的电 极； 负极：材料性质较活泼的电极。 由外电源决定： 阳极：连电源的正极； 阴极：连电源的负极； 电极反应负极：Zn-2e-=Zn2+ （氧化反应） 正极：2H++2e-=H 2 ↑（还原反应） 阴极：Cu2+ +2e- = Cu （还原反 应） 阳极：2Cl--2e-=Cl 2 ↑ （氧化反 应） 电子流向负极→正极 电源负极→阴极；阳极→电源正 极 电流方向正极→负极 电源正极→阳极；阴极→电源负 极 能量 转化 化学能→电能电能→化学能 应用①抗金属的电化腐蚀—牺牲阳极 的阴极保护法； ②实用电池。 ①电解食盐水（氯碱工业）；② 电镀（镀铜）；③电冶（冶炼 Na、Mg、Al）；④精炼（精 铜）。 原电池和电解池知识点
电解规律
用惰性电极电解电解质溶液的规律1.按产物类型分
1．用惰性电极电解下列溶液，电解一段时间后，阴极质量增加，电解液的PH下降的是： A.CuSO 4； B.AgNO 3 ； C.BaCl 2 ； D.H 2 SO 4 ； 2．用惰性电极电解下列溶液，一段时间后，再加入一定质量的另一种物质（括号内），溶液能与原来溶液完全一样的是： A.CuCl 2 （CuO）； B.NaOH（NaOH）； C.NaCl（HCl）； D.CuSO 4[Cu（OH） 2 ] 3．在一盛有饱和Na 2CO 3 溶液的烧杯中插入惰性电极，保持温度不变，通电一段 时间后： A.溶液的PH值增大； B.Na+和CO32-的浓度减小； C.溶液的浓度增大； D.溶液的浓度不变，有晶体析出； 4．用惰性电极实现电解，下列说法正确的是：（2003江苏） A．电解稀硫酸溶液，实质上是电解水，故溶液pH不变； B．电解稀氢氧化钠溶液，要消耗OH－，故溶液pH减小； C．电解硫酸钠溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1:2；D．电解氯化铜溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1:1；5. 用电解水的方法分析水的组成时，需要加入一些电解质以增强水的导电性，不宜加入的物质是 A．Na 2SO 4 B．NaNO 3 C．KOH D．CuSO 4 6. 用铂电极电解CuSO4溶液，当铜离子浓度降至一半时，停止通电，若使CuSO4 溶液恢复原浓度、原体积，应加入的适当物质是 A．CuSO 4 B.CuSO 4 ·5H 2 O C.CuO D.Cu(OH) 2 7. 用惰性电极实现电解，下列说法正确的是 A．电解氢氧化钠稀溶液，溶液浓度增大pH变小B．电解氯化钠溶液，溶液浓度减小pH不变 C．电解硝酸银溶液，要消耗OH－-溶液pH变小 D．电解稀硫酸，实质是电解水，溶液pH不变 8. 以Fe为阳极，Pt为阴极，对足量的 Na 2SO 4 溶液进行电解，一段时间后得到 4 mol Fe(OH) 3 沉淀，此间共消耗水的物质的量为 A．6mol B．8mol C．10mol D．12mol 9. 用惰性电极电解一定浓度的CuSO 4 溶液时，通电一段时间后，向所得的溶液中 加入0.1mol Cu 2（OH） 2 CO 3 后恰好恢复到电解前的浓度和pH （不考虑二氧化 碳的溶解）。则电解过程中转移的电子的物质的量为： A．0．4mol B．0．5mol C．0．6mol D．0．8mol 10．在25℃时，将两个铂电极插入一定量的饱和Na 2SO 4 溶液中电解，通电一段时 间后，在阴极上逸出amol气体，同时有WgNa 2SO 4 ?10H 2 O晶体析出，若温度不 变，此时剩余溶液的溶质的质量分数为：A． 100W% ； B. 71×100W% W＋18a 161（W＋18a）C． 100W% D. 71×100W%
电化学知识规律总结
电化学知识规律总结 【知识要点】 一、原电池、电解池、电镀池的比较 ①若无外电源，可能是原电池，然后依据原电池的形成条件判定，主要思路是三“看” 先看电极：两种活泼性不同的金属(或其中一种非金属导体)作电极 再看溶液：在电解质溶液中能自发地发生氧化还原反应。 后看回路：用导线连接的两电极与 电解质溶液接触并形成闭合回路。 ②若有外接电源，两极插入电解质溶液中，则可能是电解池或电镀池，当阳极金属与电解质溶液中的金属离子相同则为电镀池； ③若为无明显外接电源的串联电路，则应利用题中信息找出能发生自发氧化还原反应的装置为原电池。 2、构成原电池的类型 （1）活泼性不同的导电材料： a. 在金属——金属构成的原电池中，相对活泼的金属作负极，被氧化，生成金属阳离子；相对不活泼 的金属作正极，溶液中的阳离子被还原（一般被还原为单质）。如Cu SO H Zn 42电极反应： 负极：+ - =-22Zn e Zn 正极：↑=+- + 222H e H b. 在金属——非金属构成的原电池中，非金属电极（如石墨），一般只起导电作用，故作正极，金属 电极作负极，如C SO H Fe 42电极反应： 负极：+ -=-22Fe e Fe 正极：↑=+- + 222H e H c. 在金属——金属氧化物构成的原电池中，金属氧化物中的金属元素已是最高（或较高）价态，难被
氧化，故作正极，并直接参与还原反应，金属电极作为负极，如O Ag KOH Zn 2（银锌钮扣电池）： 负极：O H ZnO e OH Zn 222+=-+-- 正极：- - +=++OH Ag e O H O Ag 22222 d. 用两个惰性电极作为载体的燃料电池，通有还原性气体的电极作为负极，通有氧化性气体的电极作为正极。如氢氧燃料电池。其电极为可吸附气体的惰性电极，如铂电极，活性炭等，两极分别通入2H 和2O ，以%40的KOH 溶液为电解质溶液： 负极：O H e OH H 224442=-+-- 正极：- - =++OH e O H O 44222 总反应：O H O H 22222=+ 3、化学电源 （1）干电池 电极反应式为：正极（石墨）2NH 4＋＋2e － ＝2NH 3↑＋H 2↑ 负极（锌筒）Zn －2e －＝ Zn 2＋ 总反应式为：2NH 4＋＋ Zn ＝2NH 3↑＋H 2↑＋Zn 2＋ （2）铅蓄电池 电极反应式为：正极PbO 2＋4H ＋＋SO 42－＋2e － ＝PbSO 4＋2H 2O 负极Pb ＋SO 42－－2e － ＝PbSO 4 总反应式为： PbO 2＋ Pb ＋2H 2SO 4 2PbSO 4＋2H 2O （3）锂电池 电极反应式为：正极I 2＋2e －＝2I － 负极2Li －2e －＝2Li ＋ 总反应式为：I 2＋2Li ＝2LiI （4）燃料电池：以氢氧燃料电池为例 总反应式为：2H 2＋O 2＝2H 2O 注意：①电极反应——分别在负极和正极进行的氧化和还原反应叫做电极反应。 ②电池反应——电极反应的总反应叫做总电池反应或电池反应。书写时，将两个电极反应式相加，消去得失电子，即得。 ③书写电极反应时，要确定正负极，弄清正负极上的反应，保证原子守恒、电荷守恒和不忽视介质参与反应，弱电解质、气体、或难溶物以分子形式表示，其余以离子符号表示 举例：原电池（－）CH 4|KOH （aq ）|O 2（＋） 负极CH 4＋10OH －－8e －＝CO 32－ ＋7H 2O
写出用惰性电极电解下列物质的化学方程式和离子方程式
电化学 写出用惰性电极电解下列物质的化学方程式和离子方程式： （1）CuSO4： ________________________________________________、______________________________________________ （2）AgNO3： ________________________________________________、______________________________________________ （3）NaCl： ________________________________________________、______________________________________________ 1．（06上海化学第13题）将纯锌片和纯铜片按图示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，以下叙述正确的是 A 两烧杯中铜片表面均无气泡产生 B 甲中铜片是正极，乙中铜片是负极 C 两烧杯中溶液的pH均增大 D 产生气泡的速度甲比乙慢 2．（06浙闽湘鄂赣皖鲁晋豫冀陕辽理综第9题）把分别盛有熔融的氯化钾、氯化 镁、氯化铝的三个电解槽串联，在一定条件下通电一段时间后，析出钾、镁、铝的物 质的量之比为 A 1︰2︰3 B 3︰2︰1 C 6︰3︰1 D 6︰3︰2 3．（06天津理综第12题）我国首创的海洋电池以铝板为负极，铂网为正极，海水为电解质溶液，空气中的氧气与铝反应产生电流。电池总反应为：4A1＋3O2＋6H2O＝4A1(OH)3，下列说法不正确的是 A 正极反应式为：O2＋2H2O＋4e－＝4OH－ B 电池工作时，电流由铝电极沿导线流向铂电极 C 以网状的铂为正极，可增大与氧气的接触面积 D 该电池通常只需更换铝板就可继续使用 4．（06四川理综第11题）下列描述中，不符合生产实际的是 A 电解熔融的氧化铝制取金属铝，用铁作阳极 B 电解法精炼粗铜，用纯铜作阴极 C 电解饱和食盐水制烧碱，用涂镍碳钢网作阴极 D 在镀件上电镀锌，用锌作阳极 5．（06广东化学第16题）某可充电的锂离子电池以LiMn2O4为正极，嵌入锂的碳材料为负极，含Li＋导电固体为电解质。放电时的电池反应为：Li＋LiMn2O4＝Li2Mn2O4。下列说法正确的是 A 放电时，LiMn2O4发生氧化反应 B 放电时，正极反应为：Li＋＋LiMn2O4＋e－＝Li2Mn2O4 C 充电时，LiMn2O4发生氧化反应 D 充电时，阳极反应为：Li＋＋e－＝Li 6．（06江苏化学第14题）锂离子电池已经成为新一代实用化的蓄电池，该电池具有能量密度大、电压高的特性。锂离子电池放电时的电极反应式为 负极反应：C6Li－x e－＝C6Li1－x＋x Li＋（C6Li表示锂原子嵌入石墨形成的复合材料） 正极反应：Li1－x MO2＋x Li＋＋x e—＝LiMO2（LiMO2表示含锂的过渡金属氧化物） 下列有关说法正确的是 A 锂离子电池充电时电池反应为C6Li＋Li1－x MO2＝LiMO2＋C6Li1－x B 电池反应中，锂、锌、银、铅各失去1 mol电子，金属锂所消耗的质量小 C 锂离子电池放电时电池内部Li＋向负极移动 D 锂离子电池充电时阴极反应为C6Li1－x＋x Li＋＋x e—＝C6Li 7．（06重庆理综第27题）铅蓄电池是典型的可充型电池，它的正负极格板是惰性 材料，电池总反应式为： 2PbSO4＋2H2O Pb＋PbO2＋4H＋＋2SO42－放电 充电 请回答下列问题（不考虑氢、氧的氧化还原）：
第八章 氧化还原反应与电极电位(大纲)
第八章
1 1.1 基本要求 [TOP]
氧化还原反应与电极电位
掌握离子-电子法配平氧化还原反应式、电池组成式的书写；根据标准电极电位判断氧化还原反应 方向；通过标准电动势计算氧化还原反应的平衡常数；电极电位的 Nernst 方程、影响因素及有关 计算。
1.2 熟悉氧化值的概念和氧化还原反应的定义，熟练计算元素氧化值；熟悉原电池的结构及正负极反应 的特征；熟悉标准电极电位概念；熟悉电池电动势与自由能变的关系。 1.3 了解电极类型、电极电位产生的原因；了解电位法测量溶液 pH 的原理及 pH 操作定义；了解电化学 与生物传感器及其应用。 2 重点难点 [TOP]
2.1 重点 2.1.1 标准电极电位表的应用。 2.1.2 电极反应与电池反应，电池组成式的书写。 2.1.3 通过标准电动势计算氧化还原反应的平衡常数。 2.1.4 电极电位的 Nernst 方程、影响因素及有关计算。 2.2 难点 2.2.1 电极电位的产生 2.2.2 用设计原电池的方法计算平衡常数 2.2.3 Nernst 方程的推导
3
讲授学时 建议 6 学时
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4
内容提要
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第一节
第二节
第三节
第四节
第五节
4.1 第一节 氧化还原反应 4.1.1 氧化值
1
氧化值是某元素原子的表观荷电数，这种荷电数是假设把化学键中的电子指定给电负性较大的原子 而求得。确定元素氧化值的规则：1）单质中原子的氧化值为零。2）单原子离子中原子的氧化值等于离 子的电荷。3）氧的氧化值在大多数化合物中为-2，但在过氧化物中为-1。4）氢的氧化值在大多数化合 物中为+1，但在金属氢化物中为-1。5）卤族元素：氟的氧化值在所有化合物中均为-1，其它卤原子的 氧化值在二元化合物中为-1，但在卤族的二元化合物中，列周期表靠前的卤原子的氧化数为-1；在含氧 化合物中按氧的氧化值为-2 决定。6）电中性化合物中所有原子的氧化值之和为零。 4.1.2 氧化还原反应 元素的氧化值发生了变化的化学反应称为氧化还原反应。氧化还原反应可被拆分成两个半反应。 半反应中元素的氧化值升高称为氧化，元素的氧化值降低称为还原。氧化还原反应中，氧化反应和还原 反应同时存在，还原剂被氧化，氧化剂被还原，且得失电子数相等。 半反应的通式为 或 氧化型 + ne Ox + ne
-
还原型 Red
式中 n 为得失电子数，氧化型(Ox)包括氧化剂及相关介质，还原型(Red)包括还原剂及相关介质。氧化 型物质及对应的还原型物质称为氧化还原电对（Ox/Red） 。 4.1.3 氧化还原反应方程式的配平 离子-电子法（或半反应法）配平氧化还原反应方程式的方法是：1）写出氧化还原反应的离子方程 式。2)将离子方程式拆成氧化和还原两个半反应。3)根据物料平衡和电荷平衡，分别配平半反应（注意 不同介质中配平方法的差异） 。4)根据氧化剂和还原剂得失电子数相等，找出两个半反应的最小公倍数， 并把它们配平合并。5)可将配平的离子方程式写为分子方程式。 4.2 第二节 原电池与电极电位 4.2.1 原电池 将化学能转化成电能的装置称为原电池。原电池中电子输出极为负极；电子输入极为正极。正极发 生还原反应；负极发生氧化反应，正极反应和负极反应构成电池反应，即氧化还原反应。 常用的电极有金属-金属离子电极、气体电极、金属-金属难溶盐-阴离子电极、氧化还原电极四种 类型。 将两个电极组合起来构成一个原电池，原电池可用电池组成式表示。习惯上把正极写在右边，负极 写在左边；用“|”表示两相之间的界面；中间用“‖”表示盐桥。如 Zn-Cu 电池的电池组成式： (-) Zn(s)│Zn (c1) ‖Cu (c2)│Cu(s) 4.2.2 电极电位的产生和电池电动势
2+ 2+
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2