一、应知应会
1.必须明确该电解池的电解质溶液中存在的离子,电解池的阴、阳极的电极材料,是惰性(Pt、石墨)电极还是金属电极(尤其是阳极材料)。
2.能根据电解规律,推断阳极和阴极上所发生的电极反应。产物是什么?有何现象?必要时能熟练地写出电极反应式和电解总的化学方程式,常见的电极反应有:
隋性阴极:2Cl--2e=Cl2↑
4OH--4e=2H2O+O2↑
金属阳极:Zn-2e=Zn2+
Cu-2e=Cu2+
阴极:Cu2++2e=Cu
Ag++e=Ag
2H++2e=H2↑
3.同一电解池或串联的几个电解池中,同一时间在各阴极、阳极转移电子的
物质的量相等,因此各电极析出的物质的量有如下关系:
O2~2Cl2~2Cu~4Ag~2H2
这是电化学简单计算中重要的基本关系。
4.在电解某物质水溶液过程中,由于存在的电离平衡,若阴极上析出1molH2,
表示有2molH+离子放电,则溶液中增加2molOH-离子,若阳极上析出1molO2,表示
溶液中有4molOH-离子放电,则溶液中4molH+离子,这是定理计算电解后溶液pH值
的关键。
二、范例解析
[例1]将分别盛有熔融的氯化钾、氯化镁、氧化铝的3个电解槽串联,在一定条
件下通电一段时间后,析出钾、镁、铝的物质的理之比为
A.1∶2∶3 B.3∶2∶1 C.6∶3∶1 D.6∶3∶2
[分析]要清楚地认识到,不管有多少个电解槽联在一起,在相同的时间内,各
个电极通过的电量是相同的。
Na++1e=Na
Mg2++2e=Mg
Al3++3e=Al
所以,每通过1mol电子,分别析出Na、镁、铝为1mol,1/2mol,1/3mol。
即6∶3∶2
[例2]将质量分数为0.052(5.2%)的NaOH溶液1L(密度为1.06g/cm3),用铂电极
电解,当溶液中NaOH的质量分数改变了0.01(1.0%)时停止电解,则此时溶液中应
符合的关系是:
|
| NaOH质量分数 | 阳极析出的质量/g | 阴极析出物的质量/g |
| A | 0.62(6.2%) | 19 | 152 |
| B | 0.062(6.2%) | 152 | 19 |
| C | 0.042(4.2%) | 1.2 | 9.4 |
| D | 0.042(4.2%) | 9.4 | 1.2 |
[分析]铂是惰性电极,根据离子放电规律,电解NaOH溶液篁电解水,水不断减
少,使NaOH溶液的浓度增大,由此可将选项C与D排除。
根据电极反应式:
阳极:4OH--4e=2H2O+O2↑
阴极:4H++4e=2H2↑
氧气与氢气的质量比为32∶4=8∶1
而152∶19=8∶1,所以选项B符合题意。
[例3]用惰性电极电解2L饱和氯化钠溶液,经过一段时间以后,电解液的pH上升
至13,则电解过程中两极上共产生的气体在标准状况下为:
A.2.24L B.4.48L C.1.12L D.11.2L
[分析]pH值从7.0上升至13,即[OH-]增加,OH-离子增加的物质的量为:
10-1mol/L×2L=0.2mol
根据电子守恒,两极产物分别为H2和Cl2,则有如下关系式:
2OH-~Cl2~ H2
2mol1mol 1mol
0.2mol0.1mol 0.1mol
所以两极共产生0.2mol气体,在标准状况下的体积为4.48L。
[例4]用两支惰性电极插入500mLAgNO3溶液中,通电电解。当电解液的pH值从
6.0变为3.0时,设电解时阴极没有氢气极出,且电解液在电解前后的体积变化可以
忽略,电极上应析出的银的质量是:
A.27mg B.54mg C.108mg D.216mg
[分析]可以边读题,边出如下框图:
此框图帮助自己很快找到各量间的关系,揭示出解题的关键(增加的H+
的物质的量)展现了一条简捷的解题思路(①→②→③→⑥)利用关系式
解之。
H+ ~ Ag
1mol/0.5×10-3=1mol/x
x=0.5×10-3mol
电极上应析出Ag:108g/mol×0.5×10-3mol=108×0.5×10-3g
即54mg。
[答案]B。
