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4．電解原理及其應(yīng)用直流電通過電解質(zhì)溶液時(shí)使陰陽兩極發(fā)生氧化還原反應(yīng)的過程.電解是一個(gè)電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的過程. 從參加反應(yīng)的物質(zhì)來分電解反應(yīng)可分成五類: (1)H2O型:實(shí)質(zhì)是電解水.如電解硝酸鈉.氫氧化鈉.硫酸等溶液. (2)溶質(zhì)型:溶質(zhì)所電離出來的離子發(fā)生氧化還原.如電解氯化銅.溴化氫等溶液. (3)硫酸銅溶液型:電解產(chǎn)物是金屬.氧氣與酸.如電解硫酸銅溶液生成單質(zhì)銅.氧氣和硫酸.電解硝酸銀溶液時(shí)生成單質(zhì)銀.氧氣和硝酸. (4)氯化鈉溶液型:電解產(chǎn)物是非金屬單質(zhì).氫氣與堿.如電解氯化鈉溶液時(shí)生成氯氣.氫氣和氫氧化鈉.電解溴化鉀溶液時(shí)生成溴單質(zhì).氫氣和氫氧化鉀. (5)電鍍型:鍍層金屬作陽極.陽極反應(yīng)是:M- ne-=Mn+.鍍件作陰極.陰極反應(yīng)是:Mn++ne-=M.(電解精煉與電鍍.實(shí)質(zhì)上是相同的) [典型題析] [例1]熔融鹽燃料電池具有高的發(fā)電效率.因而受到重視.可用Li2CO3和Na2CO3的熔融鹽混和物作電解質(zhì).CO為負(fù)極燃?xì)?空氣與CO2的混和氣為正極助燃?xì)?制得在650℃下工作的燃料電池.完成有關(guān)的電池反應(yīng)式: 負(fù)極反應(yīng)式:2CO+2CO32--4e-＝ 4CO2 正極反應(yīng)式: 總電池反應(yīng)式: [解析]本題屬于那種源于教材又高于教材的題型.從通常原電池的電解質(zhì)溶液.一下過渡到熔融鹽.不少人無法適應(yīng).當(dāng)年高考失分也很嚴(yán)重.其實(shí).我們只要從最基本的一點(diǎn)-燃料電池分析.其總電池反應(yīng)式應(yīng)為:2CO+O2=2CO2.然后逆向思考正極反應(yīng)式-應(yīng)為總反應(yīng)式減去負(fù)極反應(yīng)式.就可得出結(jié)果: O2+2CO2+4e-=2CO32-. [例2]普通干電池中裝有二氧化錳和其它物質(zhì).二氧化錳的作用是 ( ) A. 和正極作用把碳變成CO2 B. 把正極附近生成的H2氧化成水 C. 電池中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的催化劑 D. 和負(fù)極作用.將鋅變成鋅離子Zn2+ [解析]鋅錳干電池的負(fù)極材料是鋅.故負(fù)極反應(yīng)是Zn-2e-=Zn2+.正極導(dǎo)電材料是石墨棒.兩極間為MnO2.NH4Cl.ZnCl2的糊狀物.正極NH4+發(fā)生還原反應(yīng)生成NH3和(H).繼而被MnO2氧化為水.使碳極附近不致產(chǎn)生H2氣泡而使電極極化.故MnO2也可稱為正極的去極劑.使正極附近生成的H2氧化為水.正極反應(yīng): 2MnO2+2NH4++2e-==Mn2O3+2NH3+H2O 電池總反應(yīng)為:Zn+2MnO2+2NH4+=Zn2++Mn2O3+2NH3+H2O 本題答案為B. [例3]將0.lmol·醋酸溶液加水稀釋.下列說法正確的是( ) A．溶液中c(H+)和c(OH-)都減小 B．溶液中c(H+)增大 C．醋酸電離平衡向左移動(dòng) D．溶液的pH增大 [解析]答案為D. 主要考查電離平衡知識(shí).弱酸的電離可聯(lián)系到溶液的pH.物質(zhì)的量濃度.水的電離平衡等基礎(chǔ)知識(shí).要用到化學(xué)平衡移動(dòng)原理.要注意酸溶液稀釋時(shí).溶液的c(OH-)增大.同樣堿溶液稀釋時(shí)溶液中的c(H+)增大. [例4]已知0.1mol·L-1的二元酸H2A溶液的pH=4.0.則下列說法中正確的是( ) A．在Na2A.NaHA兩溶液中.離子種類不相同 B．在溶質(zhì)物質(zhì)的量相等的Na2A.NaHA兩溶液中.陰離子總數(shù)相等 C．在NaHA溶液中一定有:c(Na+)+c(H+)=c(HA-)+c(OH-)+2c(A2-) D．在Na2A溶液中一定有:c(Na+)>c(A2-)>c(H+)> c(OH-) [解析]答案選C. 主要考查電離平衡.鹽類水解等理論知識(shí).弱電解質(zhì)的電離平衡.鹽類的水解平衡都會(huì)反映到溶液中各種離子濃度的關(guān)系之中.從分析離子關(guān)系角度考查電離平衡和鹽類水解平衡理論知識(shí).可以較好地區(qū)分學(xué)生對(duì)相關(guān)理論內(nèi)容的理解水平. 根據(jù)題給條件可判斷.H2A的第一級(jí)電離就較弱.屬于弱酸.所以在Na2A.NaHA溶液中由于水解和電離.兩溶液中所含離子種類數(shù)肯定相同.在Na2A溶液中.由于A2-水解.陰離子總數(shù)增加.在NaHA溶液中由于HA-水解陰離子總數(shù)要減小.所以兩溶液中陰離子總數(shù)前者多.任何溶液中.陽離子所帶正電荷總數(shù)跟陰離子所帶負(fù)電荷總數(shù)必定相等.所以.在Na2A溶液中H+濃度小于OH-離子濃度. [例5]剪長(zhǎng)約6cm.寬2cm的銅片.鋁片各一片.分別用接線柱平行地固定在一塊塑料板上.將銅片與鋁片分別和電流表的“+ .“- 端相連接.電流表指針調(diào)到中間位置.取兩個(gè)50mL的小燒杯.在一個(gè)燒杯中注入約40mL的濃硝酸.在另一只燒杯中注入40mL0.5mol/L的硫酸溶液.試回答下列問題: (1)兩電極同時(shí)插入稀硫酸中.電流表指針偏向極.鋁片上電極反應(yīng)式為 , (2)兩電極同時(shí)插入濃硝酸時(shí).電流表指針偏向極.此時(shí)鋁是極.鋁片上電極反應(yīng)式為 . [解析]電極的確定依賴于具體的電極反應(yīng).在這個(gè)問題上.學(xué)生易受思維定勢(shì)的影響.以為金屬越活潑.便一定是負(fù)極.殊不知.在濃硝酸中.Al表面產(chǎn)生了鈍化.發(fā)生反應(yīng)的是Cu.因此.當(dāng)Al.Cu同時(shí)插入稀硫酸時(shí).電流表指針偏向Al..電極反應(yīng)式為:Al-3e-=Al3+.而當(dāng)Al.Cu同時(shí)插入濃硝酸時(shí).電流表指針偏向Cu.Al作正極.且電極反應(yīng)式為:NO3-+4H++3e-=NO+2H2O. [預(yù)測(cè)與訓(xùn)練] 【查看更多】

題目列表(包括答案和解析)

某課外小組分別用圖所示裝置對(duì)原電池和電解原理及其應(yīng)用進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究．請(qǐng)回答以下問題．
I．用圖1所示裝置進(jìn)行第一組實(shí)驗(yàn)．
（1）在保證電極反應(yīng)不變的情況下，不能替代Cu做電極的是

（填字母序號(hào)）．
A．鋁 B．石墨 C．銀 D．鉑
（2）N極發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式為

2H⁺+2e^-═H₂↑（或2H₂O+2e^-═H₂↑+2OH^-）

．
（3）實(shí)驗(yàn)過程中，SO₄^2-

從右向左

（填“從左向右”、“從右向左”或“不”）移動(dòng)；濾紙上能觀察到的現(xiàn)象有

濾紙上有紅褐色斑點(diǎn)產(chǎn)生

．
II．用圖2所示裝置進(jìn)行第二組實(shí)驗(yàn)．實(shí)驗(yàn)過程中，兩極均有氣體產(chǎn)生，Y極區(qū)溶液逐漸變成紫紅色；停止實(shí)驗(yàn)，鐵電極明顯變細(xì)，電解液仍然澄清．查閱資料發(fā)現(xiàn)，高鐵酸根（FeO₄^2-）在溶液中呈紫紅色．
（4）電解過程中，X極區(qū)溶液的pH

增大

（填“增大”、“減小”或“不變”）．
（5）電解過程中，Y極發(fā)生的電極反應(yīng)為Fe-6e^-+8OH^-═FeO₄^2-+4H₂O 和

4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑

．
（6）若在X極收集到672mL氣體，在Y極收集到168mL氣體（均已折算為標(biāo)準(zhǔn)狀況時(shí)氣體體積），則Y電極（鐵電極）質(zhì)量減少

0.28

g．
III、分別放在圖3裝置（都盛有0.1mol?L^-1的H₂SO₄溶液）中的四塊相同的純鋅片，其中腐蝕最快的是

．
（8）利用圖4裝置，可以模擬鐵的電化學(xué)防護(hù)．其中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

外加電流的陰極保護(hù)法

．