电化学基础复习需要澄清的几个问题

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高考电化学知识点总结2024

高考电化学知识点总结2024

引言电化学是化学的一个重要分支,研究化学反应与电能的相互转化关系。

在高考中,电化学相关的知识点经常出现,并且重要程度较高。

本文将对高考电化学的知识点进行总结,以帮助同学们更好地复习备考。

概述本文将从电解和电池两个大点展开,分别介绍电解和电池的基本概念及相关知识点。

通过了解基本概念和掌握相关知识点,同学们可以更好地理解高考中的电化学题目。

正文内容一、电解1.电解的基本概念1.1电解的定义与含义1.2电解液的种类1.3电解过程的特点1.4电解质的离解度及其影响因素1.5电解过程中的有关电极反应2.电解方程式2.1电解方程式的基本表示方法2.2电解方程式的平衡状态2.3电解过程中的氧化还原反应2.4电解过程中的非氧化还原反应2.5电解过程中的电化学计量关系3.电解实验3.1电解实验的基本操作步骤3.2电解液的选择与实验条件3.3电解实验中的电解槽与电解池3.4电解实验中的电流强度和电量计算3.5电解实验的应用与意义二、电池1.电池的基本概念1.1电池的定义与构成1.2电池的分类与特点1.3电池的工作原理1.4电池的电动势与电动势源1.5电池的内阻与电池性能2.常见电池2.1干电池2.2蓄电池2.3燃料电池2.4高温电池2.5其他类型的电池3.电池的使用与维护3.1电池的使用注意事项3.2电池的保养与维护3.3电池的充电与放电特性3.4电池的性能评价与比较3.5电池的环境与安全问题4.电池的应用4.1电池在生活中的应用4.2电池在工业中的应用4.3电池在交通运输中的应用4.4电池在航空航天中的应用4.5电池在环境保护中的应用5.电池的发展与前景5.1电池技术的发展历程5.2电池技术的趋势与未来5.3电池技术的问题与挑战5.4电池技术的应用拓展5.5电池技术的社会影响与经济效益总结通过对电解和电池的知识点进行总结,我们对电化学的基本概念、电解过程、电解方程式、电解实验、电池的基本概念、电池的分类和应用、电池的使用与维护、电池的发展与前景等有了深入的理解。

(完整版)电化学基础知识点总结

(完整版)电化学基础知识点总结

(完整版)电化学基础知识点总结电化学是研究化学变化与电能之间的相互转化关系的科学,是现代化学的一个重要分支。

以下是关于电化学基础知识点的一篇完整版总结,字数超过900字。

一、电化学基本概念1. 电化学反应:指在电池或其他电解质系统中,化学反应与电能之间的相互转化过程。

2. 电化学电池:将化学能转化为电能的装置。

电池分为原电池和电解池两大类。

3. 电池的电动势(EMF):电池两极间的电势差,表示电池提供电能的能力。

4. 电解质:在水溶液中能够导电的物质,分为强电解质和弱电解质。

5. 电解质溶液:含有电解质的溶液,具有导电性。

6. 电极:电池中的导电部分,分为阳极和阴极。

二、电化学基本原理1. 法拉第电解定律:电解过程中,电极上物质的得失电子数量与通过电解质的电量成正比。

2. 欧姆定律:电解质溶液中的电流与电阻成反比,与电势差成正比。

3. 电池的电动势与电极电势:电池的电动势等于正极电极电势与负极电极电势之差。

4. 电极反应:电极上发生的氧化还原反应。

5. 电极电势:电极在标准状态下的电势,分为标准电极电势和非标准电极电势。

6. 活度系数:溶液中离子浓度的实际值与理论值之比。

三、电极过程与电极材料1. 电极过程:电极上发生的化学反应,包括氧化还原反应、电化学反应和电极/电解质界面反应。

2. 电极材料:用于制备电极的物质,分为活性物质和导电物质。

3. 活性物质:在电极过程中发生氧化还原反应的物质。

4. 导电物质:提供电子传递通道的物质。

5. 电极结构:电极的形状、尺寸和组成。

四、电池分类与应用1. 原电池:不能重复充电的电池,如干电池、铅酸电池等。

2. 电解池:可重复充电的电池,如镍氢电池、锂电池等。

3. 电池应用:电池在通信、交通、能源、医疗等领域的应用。

五、电化学分析方法1. 电位分析法:通过测量电极电势来确定溶液中离子的浓度。

2. 伏安分析法:通过测量电流与电压的关系来确定溶液中离子的浓度。

3. 循环伏安分析法:通过测量电流与电压的关系来研究电极过程。

大一电化学知识点总结

大一电化学知识点总结

大一电化学知识点总结电化学是物理化学的重要分支之一,研究的是电与化学之间的相互关系以及涉及电化学反应的性质和机理。

在大一学习电化学的过程中,我们接触了一些基本的概念和知识点。

本文将对这些知识点进行总结和归纳,以便于我们更好地掌握电化学的基本原理和应用。

一、电化学基础知识1. 电解和电解质:电解是指通过外加电势使电解液中的阳离子和阴离子发生氧化还原反应的过程,而电解质是能够导电并在电解过程中溶解、产生离子的物质。

2. 电导率和电解度:电导率是介质导电能力的衡量指标,是指单位长度和横截面积下的电导容。

而电解度则表示电解质溶液中离子化的程度。

3. 平衡电位和反应电位:平衡电位是指在电解质解离或电极上发生氧化还原反应时的电位,而反应电位则是指实际电解质解离或电极反应过程中的电位。

4. 电池和电解槽:电池是将化学能转化为电能的装置,由正极、负极和电解质组成。

而电解槽是用来进行电解反应的容器。

二、电化学反应1. 氧化还原反应:电化学反应中最常见的就是氧化还原反应。

氧化是指物质失去电子,而还原是指物质获得电子。

2. 电极反应:电化学反应发生在电极上,电极上的反应被称为电极反应。

电极反应可以分为氧化反应和还原反应两个部分。

3. 稳定性和活性:电极上反应的稳定性和活性取决于物质的性质和周围环境的条件。

三、电化学电池1. 电池的构成和工作原理:电池由正极、负极和电解质组成,正极接受电子,负极释放电子。

电池中的化学能通过正极和负极之间的电子传导转化为电能。

2. 原电池和可逆电池:原电池是指不能实现反向电流的电池,而可逆电池则可以实现反向电流。

3. 电动势和电池电势:电动势是指单位正电荷从电池外部一点移动到另一点所做的功,而电池电势则是指电池正负极之间的电位差。

4. 电池的分类:电池按照不同的工作原理和化学反应可以分为原电池、干电池和燃料电池等多种类型。

四、电解过程1. 电解的基本规律:电解过程中电荷守恒、质量守恒以及反应物摩尔之间的比例关系。

第四章电化学基础知识点归纳

第四章电化学基础知识点归纳

第四章电化学基础知识点归纳一、原电池标要求、把握原电池的工作原理二、熟练书写电极反映式和电池反映方程式要点精讲、原电池的工作原理(1)原电池概念:化学能转化为电能的装置,叫做原电池。

假设化学反映的进程中有电子转移,咱们就能够够把那个进程中的电子转移设计成定向的移动,即形成电流。

只有氧化还原反映中的能量转变才能被转化成电能;非氧化还原反映的能量转变不能设计成电池的形式被人类利用,但能够以光能、热能等其他形式的能量被人类应用。

(2)原电池装置的组成①有两种活动性不同的金属(或一种是非金属导体)作电极。

②电极材料均插入电解质溶液中。

③两极相连形成闭合电路。

(3)原电池的工作原理原电池是将一个能自发进行的氧化还原反映的氧化反映和还原反映别离在原电池的负极和正极上发生,从而在外电路中产生电流。

负极发生氧化反映,正极发生还原反映,简易记法:负失氧,正得还。

二、原电池原理的应用(1)依据原电池原理比较金属活动性强弱①电子由负极流向正极,由活泼金属流向不活泼金属,而电流方向是由正极流向负极,二者是相反的。

②在原电池中,活泼金属作负极,发生氧化反映;不活泼金属作正极,发生还原反映。

③原电池的正极通常有气体生成,或质量增加;负极通常不断溶解,质量减少。

(2)原电池中离子移动的方向①组成原电池后,原电池溶液中的阳离子向原电池的正极移动,溶液中的阴离子向原电池的负极移动;②原电池的外电路电子从负极流向正极,电流从正极流向负极。

注:外电路:电子由负极流向正极,电流由正极流向负极;内电路:阳离子移向正极,阴离子移向负极。

3、原电池正、负极的判定方式:(1)由组成原电池的两极材料判定一样是活泼的金属为负极,活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极。

(2)依照电流方向或电子流动方向判定。

电流由正极流向负极;电子由负极流向正极。

(3)依照原电池里电解质溶液内离子的流动方向判定在原电池的电解质溶液内,阳离子移向正极,阴离子移向负极。

电化学是高中阶段的一个难点之一

电化学是高中阶段的一个难点之一

电化学是高中阶段的一个难点之一,尤其是电极反应式的书写,是学生很头疼的问题,其实,只要抓住问题的本质,理解问题的本质,所有的问题会很透明的呈现在眼前!学习电化学之前要明白以下几个问题:1:电流的方向,电子的流动方向。

2:单质以及离子的放电顺序(既是得失电子能力的强弱,或者说是氧化性还原性的强弱)。

3:得电子发生还原反应,失电子发生氧化反应。

4:离子共存问题。

也许会感到奇怪,怎么还会用到离子共存问题,主要是在写原电池的电极反应式的时候,要用到H+ 和OH-,这个时候要注意酸性溶液中不能出现OH-,碱性溶液中不能出现H+。

当然在具体书写电极式的时候要多方面的考虑,分别介绍如下:一、原电池电极反应式的书写原电池反应是能自发进行的氧化还原反应,两个电极反应,分别是氧化和还原半反应,关于电极反应式的书写是高中化学的难点,但是只要掌握最基础的定义,结合实例去理解记忆,书写电极反应式也不那么的难了!(一)原则:负极:失电子,发生氧化反应(一般是负极本身失电子)正极:得电子,发生还原反应(一般是溶液中阳离子在正极上得电子,但也可能是O2在正极上得电子(吸氧腐蚀),或正极本身得电子)总反应式(电池反应)=正极反应式+负极反应式对于可逆电池,一定要看清楚“充电、放电”的方向。

放电的过程应用原电池原理,充电的过程应用电解池原理。

(二)具体分类判断1.第一类原电池:①两个活泼性不同的电极(金属与金属、金属与石墨碳棒、金属与难溶金属氧化物);②电解质溶液,至少要能与一个电极发生有电子转移的氧化还原反应,一般是置换反应;③两电极插入电解质溶液中且用导线连接。

方法:先找出两极相对活泼性,相对活泼的金属作负极,负极失去电子发生氧化反应,形成阳离子进入溶液;较不活泼的金属作正极,溶液中原有的阳离子按氧化性强弱顺序在正极上得到电子还原反应,析出金属或氢气,正极材料不参与反应。

如:Mg—Al—HCl溶液构成的原电池中,负极为Mg。

但Mg—Al—NaOH溶液构成的原电池中,负极为Al(Mg与NaOH溶液不反应,Al是两性金属,可以与NaOH溶液反应)。

高三复习电化学难点知识点

高三复习电化学难点知识点

高三复习电化学难点知识点在高三阶段,电化学是化学学科中的一个重要内容,也是让许多学生感到困惑的难点之一。

本文将重点介绍高三复习电化学过程中的几个难点知识点,并为每个知识点提供详细的解析和示例。

一、电化学基础概念在学习电化学之前,我们需要先了解一些基础概念。

电化学研究的是电荷、离子和电流之间的关系,主要包括两个方面的内容:电解和电池。

电解是指将化学物质在电解质溶液中通过电流作用下发生化学反应的过程;而电池则是将电化学能转化为其他形式能量的装置。

1. 电解质与非电解质电解质是指能在溶液或熔融状态下产生离子的化合物,如酸、碱和盐等。

而非电解质则是指不能在溶液或熔融状态下产生离子的化合物,如有机物等。

例如,将氢氧化钠固体溶解于水中,会产生氢离子(H+)和氧化物离子(OH-),因此氢氧化钠属于电解质;而将醇类溶解于水中,不会产生离子,因此醇类属于非电解质。

2. 氧化还原反应氧化还原反应是电化学中的重要反应类型,常以电子转移为标志。

在氧化还原反应中,一种物质失去电子被氧化,称为氧化剂;另一种物质获得电子被还原,称为还原剂。

例如,将铁钉浸泡在铜(II)硫酸溶液中,铁钉表面逐渐变成红褐色,而溶液中的铜离子逐渐减少。

这是因为铁钉失去电子被氧化成铁离子,是氧化剂;而铜离子获得电子被还原成铜固体,是还原剂。

二、电解电解是将电能转化为化学能的过程,是电化学的重要内容之一。

在电解过程中,外加电源提供电能,使系统发生不可逆的化学反应。

1. 电解的条件和现象电解需要满足两个条件:第一,电解质必须是熔融的或溶解在水中的;第二,电解质溶液必须在电解槽中,槽中有两个电极,即阳极和阴极。

在电解过程中,阳极是氧化反应发生的位置,通常是正极,而阴极是还原反应发生的位置,通常是负极。

电解质溶液中的阳离子会向阴极迁移,接受电子转化为相应的物质,而阴离子则向阳极迁移,失去电子产生相应的物质。

例如,将氯化钠固体加热至熔融状态后,用电源连接槽中的两个电极,通电时,阴极产生氯化钠溶液中的钠金属,而阳极则产生氯元素。

电化学基本要求和学习要点

电化学基本要求和学习要点

一.基本要求1.理解电化学中的一些基本概念,如原电池和电解池的异同点,电极的阴、阳、正、负的定义,离子导体的特点和Faraday 定律等。

2.掌握电导率、摩尔电导率的定义、计算、与浓度的关系及其主要应用等。

了解强电解质稀溶液中,离子平均活度因子、离子平均活度和平均质量摩尔浓度的定义,掌握离子强度的概念和离子平均活度因子的理论计算。

3.了解可逆电极的类型和正确书写电池的书面表达式,会熟练地写出电极反应、电池反应,会计算电极电势和电池的电动势。

4.掌握电动势测定的一些重要应用,如:计算热力学函数的变化值,计算电池反应的标准平衡常数,求难溶盐的活度积和水解离平衡常数,求电解质的离子平均活度因子和测定溶液的pH 等。

二.把握学习要点的建议电解质溶液与非电解质溶液不同,电解质溶液中有离子存在,而正、负离子总是同时存在,使溶液保持电中性,所以要引入离子的平均活度、平均活度因子和平均质量摩尔浓度等概念。

影响离子平均活度因子的因素有浓度和离子电荷等因素,而且离子电荷的影响更大,所以要引进离子强度的概念和Debye-Hückel 极限定律。

电解质离子在传递性质中最基本的是离子的电迁移率,它决定了离子的迁移数和离子的摩尔电导率等。

在理解电解质离子的迁移速率、电迁移率、迁移数、电导率、摩尔电导率等概念的基础上,需要了解电导测定的应用,要充分掌握电化学实用性的一面。

电化学在先行课中有的部分已学过,但要在电池的书面表示法、电极反应和电池反应的写法、电极电势的符号和电动势的计算方面进行规范,要全面采用国标所规定的符号,以便统一。

会熟练地书写电极反应和电池反应是学好电化学的基础,以后在用Nernst 方程计算电极电势和电池的电动势时才不会出错,才有可能利用正确的电动势的数值来计算其他物理量的变化值,如:计算热力学函数的变化值,电池反应的标准平衡常数,难溶盐的活度积,水的解离平衡常数和电解质的离子平均活度因子等。

学习电化学一方面要掌握电化学的基本原理,但更重要的是关注它的应用。

高考化学复习之电化学的解题技巧

高考化学复习之电化学的解题技巧

高考化学复习之电化学的解题技巧高考化学复习之电化学的解题技巧在“化学”科目中,电化学是一个要点,同时也是难点。

本次“化学”科目答疑过程中,同学们对“电化学的解题方法”存在的疑问非常多,另有部分同学提出了“化学的学习与提高”提出了疑问。

下面是对本次答疑的汇总,希望对同学们学习化学,尤其是电化学部分有所帮助。

一、电化学的解题方法问题1:问题2:电化学不会,尤其是方程式。

问题3:电化学不明白什么意思,不知道做题思路问题4:怎么复习电化学呢当时学的也不太好问题5:电化学的技巧重要吗问题6:电极方程式怎么写?一遇到题就乱了应该怎么学问题7:固体电解质的电极方程式怎么写问题8:总是写不好电极反应问题9:请问原电池的电极方程式怎么写?总是找不准。

问题10:总是分不清电解池阴阳极,阴阳极方程式不会写问题11:电解质溶液放电顺序那里的什么都搞不清不会用问题12:怎样书写电极方程式问题13:怎样正确判别原电池中的正负极?问题14:遇到新型电池如何入手做题,有时遇到的新型电池根本看不懂。

问题15:有的里面成分过于复杂,分不清是哪个,哪个阳极哪个阴极,哪边得电子,哪边失电子,也有的成分太少也看不出来问题16:正极和负极,阳极和阴极的电极方程式都有固定的模式吗?如果没有,那要怎么书写?通过什么来看?问题17:电极反应式不太会写特别是燃料电池的负极反应式问题18:有时候电池题里会出现有机物这怎么判断化合价和正负极反应呢问题19:有时候原电池他给的总反应式是没见过的,而其中的元素化合价又不知道,该怎么办啊?问题20:在写电化学方程式时,有些是直接电解水,然后还有些是电解电极本身,还有些要电解电解质。

请问这些如何区分,谢谢问题21:正负极反应式不会写,遇到新型电池看不懂,有什么对策吗问题22:原电池的配平怎么配?然后氧化还原怎么判断?问题23:请问一下电解质溶液是熔融盐要怎么书写?问题24:燃料电池的电极反应式怎么写不太会问题25:燃料电池和充电电池的方程式应该怎么写问题26:什么是放电顺序问题27:不会写电极方程式?这该怎么学?问题28:选择题:怎么判断新型电池装置图中两极?大题:很难写对方程式,怎么学会类比学过的电池原理问题29:考试的时候一出陌生的电化学,都不会做,怎么办?问题30:酸性燃料电池和碱性燃料电池中的H 和OH-怎么区分在哪一极生成哪一极消耗!谢谢老师。

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电化学复习中需要澄清的两个问题河北省清河中学钱明安韩万中054800 hanwanzhong@ 电化学内容较多,它们在高中教材中的编排是以渐进的方式分批呈现的,由于课本呈现出来的知识比较简洁,学生在复习过程中往往忽略知识的递进性和逻辑推理的严密性,得到一些简单化的、绝对化和僵化的结论。

一、构成原电池的条件是什么呢?人教版(下同)必修2,以锌氢原电池开始学习原电池时,往往把原电池构成的条件总结成:①自发的氧化还原反应;②活泼性不同的两种电极材料;③电解质溶液;④形成闭合电路。

这样的结论是固定不变的吗?随后学习燃料电池的时候,问题就立马出现了,H2和O2要反应必须点燃,那么在常温下属于自发的氧化还原反应吗?“自发”属于热力学概念,也就是反应的△G<0,需要整合选修4《化学反应原理》的内容才会理解。

至于燃料电池的电极材料一般为惰性电极,如铂电极、石墨电极等,具有很强的催化活性,这是动力学问题。

学习锌氢原电池时,学生熟练掌握它的化学反应实质:Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑,认为电极材料需要与电解质溶液发生自发的氧化还原反应。

紧接着学习氢氧燃料电池,在分析它的原电池原理(2H2+O2=2H2O)时,又使学生改变了原来的认识,电极本身不一定发生反应,也可以是电极上吸附的物质参与反应,同时也不是电极或电极上吸附的物质必须和电解质溶液反应。

另外,还会领悟到,虽然电解质溶液不参与化学反应,但没有电解质溶液是不能形成闭合电路的,其电解质溶液中的阴、阳离子起到了导电的作用。

选修4《化学反应原理》再次学习氢氧燃料电池时,教材介绍它的两个的电极都是铂,并非活动性不同的材料。

但它的两极所吸附的化学物质不同,使两极电势不同,从而产生了电流。

再一点,教材中详细介绍的电源都是电解质的水溶液作为离子传递的通道,因此学生头脑中形成构成原电池一定要有电解质的“水溶液”的定势。

事实上,除了“水溶液”作离子导体的,还有熔融态电解质、固体电解质、有机高分子材料等类型,关键是否能够传递离子构成回路。

2015年江苏卷10题:一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图。

下列有关该电池的说法正确的是()A.反应CH4+H2O3H2+CO,每消耗1molCH4转移12mol电子B.电极A上H2参与的电极反应为:H2+2OH--2e-=2H2OC.电池工作时,CO32-向电极B移动D.电极B上发生的电极反应为:O2+2CO2+4e-=2CO32-答案:D。

说明:该电池环境是熔融碳酸盐,是盐类熔化后形成的熔融体,属于一种非水体系。

它的电极反应物分别为CO、H2混合气体和O2,电极不参与电极反应。

由于导电阴离子是CO32-,故A极电极反应式是CO+H2+2CO32--4e-=3CO2+H2O,如果写作CO+H2+4OH--4e-=CO2+3H2O,就中了“水溶液”的枪了。

同理B极电极反应式是O2+2CO2+4e-=2CO32-,而非O2+2H2O+4e-=4OH-。

2009年浙江卷12题:市场上经常见到的标记为Li-ion的电池称为“锂离子电池”,它的负极材料是金属锂和碳的复合材料(碳作为金属锂的载体),电解质为一种能传导Li+的高分子材料。

这种锂离子电池的电池反应为:Li+2Li0.35NiO22Li0.85NiO2,下列说法不正确的是()A.放电时,负极的电极反应式:Li-e-=Li+B.充电时,Li0.85NiO2既发生氧化反应又发生还原反应C.该电池不能用水溶液作为电解质D.放电过程中Li+向负极移动答案:D。

说明:题干中明确指出了该电池的离子导体是能传导Li+的高分子材料,负极发生的电极反应是Li-e -=Li+,正极放电发生2LiNiO2+ e-+Li+=2Li0.85NiO2。

从另一方面说,因为负极是金属锂,也必然要求是0.35无水环境。

通过上述分析可见,不能将构成原电池的条件“固化”,面对那些形形色色的电源,需从原电池本质出发去分析和理解它们的工作原理。

原电池之所以使化学能能转化为电能,源头是自发的氧化还原反应,正极发生还原反应。

负极发生氧化反应,这是原电池构成的内因。

外部条件是内电路有离子导体,外电路有电子导体,构成闭合回路。

二、电解池中的几个疑问1.只有离子才能在电极上放电吗?选修4《化学反应原理》中,以电解CuCl2溶液学习电解原理以及书写电极方程式,尤其是老师和资料上耳熟能详的离子放电顺序,使学生形成了只有离子在电极上放电的观点。

电解池原理告诉我们,阳极发生氧化反应失去电子、阴极发生还原反应得到电子,以维持回路的电子定向移动。

所以我们要从放电的实质理解和应用:离子、活泼电极,甚至气体分子都可以在阳极失去电子;除离子外,中性气体分子也可在阴极得到电子,有时甚至出现多种微粒同时放电的情况。

我们应打破定势,要接受开放性的放电微粒观。

2016年全国甲卷28题(节选):NaClO2是一种重要的杀菌消毒剂,也常用来漂白织物等,其一种生产工艺如下:“电解”中阴极反应的主要产物是______。

答案:NaClO2或ClO2-说明:据统计河北考生答H2的占比约为60%,如果认为他们机械地按照教材中所说的阳离子在阴极放电,即2H++2e-=H2↑,那么,这也仅是一种肤浅的归因。

深层一点地说,这是他们脱离了工业流程的实际情况,没有看清流程中物质的转化关系;再深层的是,他们没有把握住电极放电的本质,阴极放电实质就是氧化剂得电子,由于氧化性ClO2> H+,故ClO2+e-=ClO2-。

也就是说,电极放电的微粒不一定只是离子,分子同样也能放电。

2.电解时阳(阴)离子能在阳(阴)极放电吗?两极反应一定按离子放电顺序进行吗?学习电解时,绕不开离子的放电顺序。

很多资料上说:阳极为惰性电极时,溶液中为阴离子放电,失电子能力为S2->I->Br->Cl->NO3->SO42-> CO32-;阴极为溶液中的阳离子放电,得电子能力为:Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+(指酸的电离)>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+(水的电离)>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+。

所以,根据离子放电顺序可判断出两个电极发生的反应。

但在实际中常出现与之难以解释的情况,这种似乎“异常”的实验事实,也在近几年的高考试卷中以考题的形式展示在我们面前。

2013年重庆卷29题(节选):化学在环境保护中起着十分重要的作用,电化学降解法可用于治理水中硝酸盐的污染,原理如图所示。

电源正极为(填“A”或“B”)。

答案:A。

说明:NO3-→N2↑,从化合价变化出发,一目了然,NO3-发生还原反应,它“居然”在阴极放电,这个“奇迹”与我们的“经验”不符。

这一点可以这样理解:电解质溶液导电时阳离子移向阴极和阴离子移向阳极是一种趋势,或者说移动速度并非想象中的那么快,试想若离子迅速移动,那么电流就只会出现瞬间,显然不符合客观事实的。

基于上述分析,阴阳离子应该同时并存于阴极附近。

电解的阴极反应实质就是具有氧化性的微粒得到电子,发生还原反应,NO 3-在阴极放电是天经地义的事。

2014年北京卷28题(节选):用FeCl 3酸性溶液脱除H 2S 后的废液,通过控制电压电解得以再生。

某同学使用石墨电极,在不同电压(x )下电解pH=1的0.1mol•L¯1FeCl 2溶液,研究废液再生机理。

记录如下(a 、b 、c 代表电压值:)(2)由II 推测,Fe 3+产生的原因还可能是Fe2+在阳极放电,原因是Fe 2+具有_____性。

(3)II 中虽未检测出Cl 2,但Cl —在阳极是否放电仍需进一步验证。

电解pH=1的NaCl 溶液做对照实验,记录如下:答案:(1)2Cl --2e -=Cl 2↑;2Fe 2++Cl 2=2Fe 3++2Cl -(2)还原(3)0.2 mol•L¯1;通过控制电压,证实了产生Fe 3+的两种原因都成立;通过控制电压,验证了Fe 2+先于Cl -放电。

解析:(1)Cl -在阳极放电,电解反应式为2Cl --2e -=Cl 2↑,生成的氯气将Fe 2+氧化为Fe 3+;(2)因为阳极产物无Cl 2,而Fe 2+具有还原性,故也可能是Fe 2+在阳极放电,被氧化为Fe 3+;(3)①因为是对比实验,根据等量化原则,Cl -浓度应与电解FeCl 2的Cl -浓度相同,c(Cl -)=0.1 mol•L¯1×2=0.2 mol•L¯1;②与II 对比可知,IV 中电解FeCl 2时,电压较大(a >x≥c )的时候,Cl -放电产生氯气,即还原性Cl ->Fe 2+,Fe 3+是由氯气氧化Fe 2+得到的;电压较小(c >x≥b )的时候,Cl -不放电,即还原性Fe 2+>Cl -,同时也说明了Fe 3+是由Fe 2+直接放电得到的。

故结论有两点:通过控制电压,证实了产生Fe 3+的两种原因都成立;通过控制电压,验证了Fe 2+先于Cl -放电。

从本题表述的实验过程和实验现象可以看出:Fe 2+和Cl -这两种离子在溶液中的放电是能够改变先后顺序的,不是一成不变的。

其实,电解中离子放电是一个复杂的过程,它不仅与溶液中离子得失电子的能力、离子的浓度有关系,与电压的高低也有关系。

一般教材中为了突出某个问题,常强调对之有较大影响的某个因素。

在特定的条件下,这种处理方法尚可,若随意应用有时会出现差错。

作者简介:钱明安,47岁,中学高级教师,邢台市优秀教师,2005年主编《新编高中同步导学与训练化学》一书,河北教育出版社出版;撰写《怎样在化学实验中落实探究性学习》发表在《教育实践与研究》杂志上,等等。

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