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電解池知識(shí)點(diǎn)總結(jié)
電解池的主要應(yīng)用用于工業(yè)制純度高的金屬,是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的一個(gè)裝置。電解池知識(shí)點(diǎn)有哪些?一起來(lái)了解一下!
一、電解池的工作原理
外接電源在工作時(shí),電子從負(fù)極流出,在與之相連的電極上,引發(fā)一個(gè)得電子的還原反應(yīng),我們稱之為陰極;
最終電子要流入電源的正極,勢(shì)必在與正極相連的電極上,引發(fā)一個(gè)失電子的氧化反應(yīng),我們稱之為陽(yáng)極。
二、電子流向及離子流向問(wèn)題
導(dǎo)線中,電流的產(chǎn)生是電子流動(dòng)的結(jié)果。溶液中,電流的產(chǎn)生是陰、陽(yáng)離子流動(dòng)的結(jié)果。陽(yáng)離子流向與電流流向保持一致,而陰離子與電子由于帶負(fù)電荷,其流動(dòng)方向與電流流向相反。(即:導(dǎo)線中電子的流向?yàn)椋弘娫簇?fù)極流向電解池的陰極,電解池的陽(yáng)極流向電源的正極;而溶液中陽(yáng)離子流向?yàn)殡娊獬氐年?yáng)極流向陰極,陰離子流向?yàn)殡娊獬氐年帢O流向陽(yáng)極)
三、電極反應(yīng)式及電解反應(yīng)總方程式的書(shū)寫(xiě)
陽(yáng)極發(fā)生失電子的反應(yīng),粒子的放電順序?yàn)椋夯钚噪姌O材料S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根>F- 陰極發(fā)生得電子的反應(yīng),粒子的放電順序?yàn)椋篈g+>Fe3+>Cu2+>H+ 注意:在書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式時(shí),我們可以毫不猶豫地用實(shí)際放電的離子表示(也可用弱電解質(zhì)分子表示放電微粒);但在書(shū)寫(xiě)電解反應(yīng)總方程式時(shí),如果放電離子來(lái)自弱電解質(zhì),則用弱電解質(zhì)的分子式來(lái)表示。
比如:電解NaCl溶液時(shí),陽(yáng)極反應(yīng)式:2Cl--2e-=Cl2↑;陰極反應(yīng)式:2H++2e-=H2↑(也可寫(xiě)成:2H2O+2e-=H2↑+2OH-)。整合兩電極反應(yīng)式,得電解反應(yīng)總方程式時(shí),不可寫(xiě)成:2Cl-+2H+ = H2↑+Cl2↑,因2H+來(lái)自弱電解質(zhì),應(yīng)為:2Cl-+2H2O = H2↑+Cl2↑+2OH-。
試寫(xiě)出下列過(guò)程的電極反應(yīng)式及電解反應(yīng)方程式:電解硫酸銅溶液、電解硝酸銀溶液,電解鹽酸溶液、電解氯化銅溶液,電解硝酸鈉溶液、電解氫氧化鈉溶液,電解熔融的氯化鎂、電解熔融的氧化鋁。
四、電解質(zhì)溶液的復(fù)原(原則是“出去什么補(bǔ)什么”)
如:氯化鈉溶液電解后,析出氫氣和氯氣,若要電解質(zhì)溶液復(fù)原,需往電解后的溶液中通往氯化氫氣體,而不可以是鹽酸溶液。
再如:硫酸銅溶液電解時(shí),從體系中脫離的物質(zhì)有Cu和O2,若要使電解質(zhì)溶液復(fù)原,則需往電解后的溶液中加入CuO,而不能加入Cu(OH)2,但可以加入CuCO3(思考為什么?)
硝酸銀溶液電解后,需加什么物質(zhì)才可以使電解質(zhì)溶液復(fù)原呢?
例題:用惰性電極電解一定濃度的CuSO4溶液,通電一段時(shí)間后,向所得溶液中加入0.1molCu(OH)2后,恰好恢復(fù)到電解前的濃度和PH,則電解過(guò)程中,轉(zhuǎn)移電子數(shù)為多少?陽(yáng)極產(chǎn)生氣體多少L?陰極產(chǎn)生氣體多少L?
五、電解后,溶液PH值的變化
原則是看電解時(shí)有沒(méi)有氫氣和氧氣產(chǎn)生。如果電解時(shí),只有氫氣,而不放出氧氣,則PH定會(huì)增大;如果電解時(shí),只有氧氣,而不放出氫氣,則PH必定減;如果同時(shí)產(chǎn)生氫氣和氧氣,則相當(dāng)于電解水,此時(shí)PH隨溶質(zhì)的濃度的增大而變化。若電解的是溶質(zhì),則相當(dāng)于給溶液稀釋,如電解CuCl2溶液。
六、電解原理的應(yīng)用
銅的電解精煉原理,應(yīng)明確:陰陽(yáng)極電極材料及電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě),溶液中Cu2+濃度的變化情況,以及陽(yáng)極泥的形成。
電鍍的原理、陰陽(yáng)極材料及電解質(zhì)溶液的變化。
七、關(guān)于電化學(xué)的計(jì)算問(wèn)題
計(jì)算核心:各串聯(lián)電極上轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相等,依據(jù)這一點(diǎn),我們得出電極上析出物質(zhì)及溶液中放電微粒的對(duì)應(yīng)關(guān)系,如:O2~2Cl2~2H2~2Cu~4Ag~4H+~4OH
八、應(yīng)對(duì)電化學(xué)定量計(jì)算的方法
1.計(jì)算類型
原電池和電解池的計(jì)算包括兩極產(chǎn)物的定量計(jì)算、溶液pH的計(jì)算、相對(duì)原子質(zhì)量和阿伏加德羅常數(shù)的計(jì)算、產(chǎn)物的量與電量關(guān)系的計(jì)算等。
2.三種方法
(1)根據(jù)總反應(yīng)式計(jì)算
先寫(xiě)出電極反應(yīng)式,再寫(xiě)出總反應(yīng)式,最后根據(jù)總反應(yīng)式列出比例式計(jì)算。
(2)根據(jù)電子守恒計(jì)算
、儆糜诖(lián)電路中陰陽(yáng)兩極產(chǎn)物、正負(fù)兩極產(chǎn)物、相同電量等類型的計(jì)算,其依據(jù)是電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相等。
、谟糜诨旌先芤褐须娊獾姆蛛A段計(jì)算。
(3)根據(jù)關(guān)系式計(jì)算
根據(jù)得失電子守恒定律關(guān)系建立起已知量與未知量之間的橋梁,構(gòu)建計(jì)算所需的關(guān)系式。
陽(yáng)極產(chǎn)物 陰極產(chǎn)物
(式中M為金屬,n為其離子的化合價(jià)數(shù)值)
該關(guān)系式具有總攬電化學(xué)計(jì)算的作用和價(jià)值,熟記電極反應(yīng)式,靈活運(yùn)用關(guān)系式便能快速解答常見(jiàn)的電化學(xué)計(jì)算問(wèn)題。
提示:在電化學(xué)計(jì)算中,還常利用Q=I·t和Q=n(e-)×NA×1.60×10-19來(lái)計(jì)算電路中通過(guò)的電量。
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