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电解产物的判断方法和液pH值的变化的规律6doc

作者:幸运28 日期:2019-08-30 17:25 人气:

  电解产物的判断方法和电解对溶液pH值的变化的规律 一、 掌握电解反应产物及电解时溶液pH值的变化规律 1、要判断电解产物是什么,必须理解溶液中离子放电顺序: 阴极放电的总是溶液中的阳离子,与电极材料无关。放电顺序是: K+、Ca2+、Na+、Mg2+、Al3+、Zn2+、Fe2+(H+)、Cu2+、Hg2+、Ag+、Au3+ 放电由难到易 —1— 阳极:若是惰性电极作阳极,溶液中的阴离子放电,•●放电顺序是: S2-、I-、Br-、Cl-、OH-、含氧酸根离子(NO3-、SO42-、CO32-)、F- 失电子由易到难 若是非惰性电极作阳极,则是电极本身失电子。 要明确溶液中阴阳离子的放电顺序,有时还需兼顾到溶液的离子浓度。如果离子浓度相差十分悬殊的情况下,离子浓度大的有可能先放电。如理论上H+的放电能力大于Fe2+、Zn2+,但在电解浓度大的硫酸亚铁或硫酸锌溶液时,由于溶液[Fe2+]或[Zn2+][H+],则先在阴极上放电的是Fe2+或Zn2+,因此,阴极上的主要产物则为Fe和Zn。但在水溶液中,Al3+、Mg2+、◆▼Na+等是不会在阴极上放电的。 2.电解对溶液PH值的影响: (1)电解后整个溶液的PH值变化由总反应及溶液浓度的变化来决定,可分为以下几种情况: 若消耗H+或生成OH-,溶液的pH值增大; 若消耗OH-或生成H+,溶液的pH值减小。 若电解水,PH值的变化由原溶液的PH值来决定。 类型 电极反应特点 实例 电解 对象 电解质浓度 溶液pH值 使电解质溶液复原 电解 水型 阴:2H++2e-?=H2↑↓ 阳:4OH-?–4e-=2H2O+O2↑ NaOH (碱性) H2SO4 (酸性 NA2SO4(中性) 水 增大 增大 减小 不变 加H2O 电解溶质型 电解质电离出的阴阳离子分别在两极上放电 HCl CuCl2 电解质 电解质 减小 不考虑 增大 加HCl 加CuCl2 放H2生碱型 阴:H2O放H2生碱 阳:电解质阴离子放电 NaCl 电解质 和水 生成新电解质 增大 加HCl 放O2生酸型 阴:电解质阳离子放电 阳:H2O放O2生酸 CuSO4 AgNO3 电解质和水 生成新电解质 减小 加CuO (2)电解后电极附近溶液的pH值变化: 若阳极周围生成O2,则OH-,PH值减小; 若阴极周围生成H2,则消耗H+,★◇▽▼•PH值增大。▲=○▼高中化学原电池和电解池 一 原电池; 原电池的形成条件 原电池的工作原理原电池反应属于放热的氧化还原反应,○▲-•■□但区别于一般的氧化还原反应的是,电子转移不是通过氧化剂和还原剂之间的有效碰撞完成的,而是还原剂在负极上失电子发生氧化反应,电子通过外电路输送到正极上,氧化剂在正极上得电子发生还原反应,从而完成还原剂和氧化剂之间电子的转移。★-●=•▽两极之间溶液中离子的定向移动和外部导线中电子的定向移动构成了闭合回路,使两个电极反应不断进行,发生有序的电子转移过程,产生电流,实现化学能向电能的转化。 从能量转化角度看,原电池是将化学能转化为电能的装置;从化学反应角度看,原电池的原理是氧化还原反应中的还原剂失去的电子经导线传递给氧化剂,使氧化还原反应分别在两个电极上进行。 原电池的构成条件有三个: (1)电极材料由两种金属活动性不同的金属或由金属与其他导电的材料(非金属或某些氧化物等)组成。 (2)两电极必须浸泡在电解质溶液中。 (3)两电极之间有导线连接,形成闭合回路。 只要具备以上三个条件就可构成原电池。而化学电源因为要求可以提供持续而稳定的电流,所以除了必须具备原电池的三个构成条件之外,还要求有自发进行的氧化还原反应。▪•★▽•●◆也就是说,◆■★△◁◁▽▼化学电源必须是原电池,但原电池不一定都能做化学电池。 形成前提:总反应为自发的氧化还原反应 电极的构成: a.活泼性不同的金属—锌铜原电池,锌作负极,铜作正极;b.金属和非金属(非金属必须能导电)—锌锰干电池,锌作负极,石墨作正极;c.金属x、y分别是直流电源的两极,通电后发现a极板质量增加,b极板处有无色无臭气体放出,符合这一情况的是 ( A ) a极板 b极板 x电极 Z溶液 A 锌 石墨 负极 CuSO4 B 石墨 石墨 负极 NaOH C 银 铁 正极 AgNO3 D 铜 石墨 负极 CuCl2 解析:通电后a极板增重,▼▼▽●▽●▪…□▷▷•表明溶液中金属阳离子在a极板上放电,发生还原反应析出了金属单质,因此可确定a极板是电解池的阴极,与它相连接的直流电源的x极是负极。选项C中x极为正极,故C不正确。A中电解液为CuSO4溶液,阴极a板上析出Cu而增重,阳极b 板上由于OH-离子放电而放出无色无臭的O2,故A正确。B中电解液为NaOH溶液,通电后阴极a上应放出H2,a极板不会增重,故B不正确。D中电解液为CuCl2溶液,阴极a板上因析出Cu而增重,但阳板b板上因Cl-离子放电,放出黄绿色有刺激性气味的Cl2,故D不正确。 例3:右图中电极a、b分别为Ag电极和Pt电极,电极c、d都是石墨电极。通电一段时间后,在c、d两极上共收集到336mL(标准状态)气体。回答: (1)直流电源中,M为 极。 (2)Pt电极上生成的物质是 ,其质量为 g。 (3)电源输出的电子,其物质的量与电极b、★▽…◇c、d分别生成的物质的物质的量之比为:2∶ ∶ ∶ 。 (4)AgNO3溶液的浓度(填增大、◁☆●•○△减小或不变。下同) ,AgNO3溶液的pH ,H2SO4溶液的浓度 ,H2SO4溶液的pH 。 (5)若H2SO4溶液的质量分数由5.00%变为5.02%,则原有5.00%的H2SO4溶液为 g。 解析:电解5.00%的稀H2SO4,实际上是电解其中的水。因此在该电解池的阴极产生H2,阳极产生O2,且。据此可确定d极为阴极,则电源的N极为负极,M极为正极。在336mL气体中,,为0.01mol,,为0.005mol。说明电路上有0.02mol电子,因此在b极(Pt、△▪▲□△阴极)产生,即 0.02mol的Ag。则n(e) ∶n(Ag) ∶n(O2) ∶n(H2)= 0.02∶0.02∶0.005∶0.01=2∶2∶∶1. 由Ag(阳)电极、Pt(阴)电极和AgNO3溶液组成的电镀池,在通电一定时间后,在Pt电极上放电所消耗溶液中Ag+离子的物质的量,等于Ag电极被还原给溶液补充的Ag+离子的物质的量,因此[AgNO3]不变,溶液的pH也不变。电解5.00%的H2SO4溶液,由于其中的水发生电解,因此[H2SO4]增大,由于[H+]增大,故溶液的pH减小。 设原5.00%的H2SO4溶液为xg,电解时消耗水0.01×18 = 0.18g,则:,解得:。 答案:(1)正;(2)Ag、2.16;(3)2∶∶1;(4)不变、不变、增大、减小;(5)45.18。▷•● 例4:室温下,用惰性电极电解V mL某二价金属的硫酸盐溶液一段时间后,阴极有m mg金属析出,溶液的pH值由6(5变为2(0(电解前后溶液体积的变化可忽略不计(,析出金属的原子量的数字表达式为 ( A ( A( B( C( D( 解析:该二价金属的物质的量为,电路上流过的电子的物质的量为×2。此电解为混合电解,故产生的H+的物质的量即为电子的物质的量×2,由此可得:×2=10(2×V,M=。应选A。 例5:电解饱和KCl溶液1.5 L,当生成的氯气完全被过量的AgNO3溶液吸收后, 得到沉淀0.4305 g。若原电解液的体积变化忽略不计时,电解后溶液的pH值为 ( C ) A. 10.3 B. 11 C. 11.3 D. 12.3 解析:0.4305 g AgCl沉淀为0(003 mol,由此可知电子的物质的量为0(0015 mol,KCl溶液的电解为混合电解,故OH(的浓度为0(0015 mol / L,◇…=▲H+浓度为7(3×10(12 mol / L,由此可看出应选C。 三、( B )1.(05全国卷I)关于电解NaCl水溶液,下列叙述正确的是 A.电解时在阳极得到氯气,在阴极得到金属钠 B.若在阳极附近的溶液中滴入KI试液,溶液呈棕色 C.若在阴极附近的溶液中滴入酚酞试液,溶液呈无色 D.电解一段时间后,将全部电解液转移到烧杯中,充分搅拌后溶液呈中性 (D )2、□◁(2005天津卷)2、金属镍有广泛的用途。粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质,▪▲□◁可用电解法制备高纯度的镍,下列叙述正确的是(已知:氧化性Fe2+<Ni2+<Cu2+) A 阳极发生还原反应,其电极反应式:Ni2++2e-=Ni B 电解过程中,阳极质量的减少与阴极质量的增加相等 C 电解后,溶液中存在的金属阳离子只有Fe2+和Zn2+ D 电解后,电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt ( A )3. X、Y、Z、•□▼◁▼M代表四种金属元素。金属X和Z用导线连接放入稀硫酸中时,Z极上有H2放出;若电解Y2+和Z2+共存的溶液时,Y先析出;又知M2+的氧化性强于Y2+。则这四种金属的活动性由强到弱的顺序为 A. XZYM B. XYZM C. MZXY D. XZMY ( A )4.右图中x、▲★-●y分别是直流电源的两极,通电后发现a极板质量增加,b极板处有无色无臭气体放出,符合这一情况的是 a极板 b极板 x电极 Z溶液 A 锌 石墨 负极 CuSO4 B 石墨 石墨 负极 NaOH C 银 铁 正极 AgNO3 D 铜 石墨 负极 CuCl2 ( BC )5.(03上海)右图是电解CuCl2溶液的装置,其中 c、d为石墨电极,则下列有关判断正确的是 A. a为负极,b为正极 B. a为阳极,b为阴极 C. 电解过程中,d电极质量增加 D. 电解过程中,氯离子浓度不变 ( C )6.(05江苏)高铁电池是一种新型可充电电池,与普通高能电池相比,该电池能长时间保持稳定的放电电压。▲●…△高铁电池的总反应为 : 下列叙述不正确的是 A.放电时负极反应为:Zn—2e— +2OH—= Zn(OH)2 B.充电时阳极反应为:Fe(OH)3 —3e— + 5 OH— = FeO + 4H2O C.放电时每转移3 mol电子,正极有1mol K2FeO4被氧化 D.放电时正极附近溶液的碱性增强 pH可能增大 ②该溶液的pH可能减小 ③该溶液的pH可能不变 ④该溶液的浓度可能增大 ⑤该溶液的浓度可能不变 A.①②③④⑤B.只有①②④⑤C.只有①③⑤D.只有②③④ (AD)8.(04广西)pH=a某电解质溶液中,插入两支惰性电极通直流电一段时间后,溶液的pHa,则该电解质可能是 A.NaOH B.H2SO4 C.AgNO3 D.Na2SO4 ( C )9. 用惰性电极电解下列物质的溶液,经过一段时间,溶液的物质的量浓度增大,pH减小的是 A. NaCl B. CuSO4 C. H2SO4 D. Na2SO4 (AD)10. 用石墨电极电解AlCl3溶液时,下图所示的电解液变化曲线合理的是 A B C D ( D )11. 以Pt作电极,用电源串联电解分别装在两个烧杯里的200mL 0.3mL/L NaCl溶液和300mL 0.1mol/L的AgNO3溶液,过一段时间取出电极,将两杯溶液混合,则对混合液的pH值判断正确的是 A. 小于7 B. 大于7 C. 等于7 D. 大于等于7 (B) 12、下列四种装置中,溶液的体积均为250毫升,开始时电解质溶液的浓度均为0.10摩/升,工作一段时间后,测得导线摩电子,◇=△▲若不考虑溶液体积的变化,则下列叙述正确的是 A 工作一段时间后溶液的浓度①===B 工作一段时间后溶液的pH值:④>>>C 产生气体的总体积:④>>>D 电极上析出的固体的质量:①>>>0.002mol电子,此时溶液的pH由小到大的排列顺序为(不考虑溶液的水解和溶液的体积变化) A.①②③④ B.②①③④ C.②①④③ D.①②④③ ( D )14.按图装置实验,若x轴表示流入阴的电子的物质的量,则y轴可表示 c(Ag+)? ②c(NO3-)a棒的质量? b棒的质量? ⑤溶液的pHA.①③?????????????? B.③④????? ???C.①②④????????? D.①②⑤- ( B )15. 用两支惰性电极插入500mL AgNO3溶液中,通电电解。▼▲当电解液的pH值从6.0变为3.0时(设电解阴极没有氢气析出,且电解液在电解前后体积变化可以忽略),则电极上析出的银的质量大约为 A. 27mg B. 54mg C. 108mg D. 216mg 二、填空题: 16. 有下列三组电解池,电极均为惰性电极,实验通电时间和电流强度都相同。 ⑴析出气体总体积最大的是 ,最小的是 。 ⑵电解后两个烧杯中溶液pH值都增大的是 。 ⑶电解后电极上有固体物质析出的是 。 ⑷电解后有一个烧杯中溶液pH值不发生变化的是 。 ⑸电解后有一个烧杯中溶液颜色有变化的是 。 答案:(1)① ③ (2) ① ⑶ ③ ⑷ ② ⑸ ③ 17. 现有500mL饱和食盐水,其中含有少量NaOH,该溶液的pH为10,用石墨电极电解时,当阴极产生5.6L H2(标准状况)时停止电解,此时溶液的pH约为: 答案: 14 2 0 时间JIAN 间间 沉淀量 0 时间 pH pH 7 7 0 时间 时间 0 C Fe 200mL NaCl饱和溶液 ④ C C 200mL CuCl2溶液 ③ Zn Zn 200mL 0.005molH2SO4溶液 ② Pt Pt 100mL CuSO4溶液 ① 3Zn + 2K2FeO4 + 8H2O 3Zn(OH)2 + 2Fe(OH)3 + 4KOH 充电 放电☆△◆▲■



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