3、進行有關電化學計算,如計算電極析出產物的質量或質量比,溶液ph值或推斷金屬原子量等時,一定要緊緊抓住陰陽極或正負極等電極反應中得失電子數相等這一規律。
三、理解金屬腐蝕的本質及不同情況,了解用電化學原理在實際生活生產中的應
電解原理的應用
(1)製取物質:例如用電解飽和食鹽水溶液可製取氫氣、氯氣和燒鹼。
(2)電鍍:應用電解原理,在某些金屬或非金屬表面鍍上一薄層其它金屬或合金的過程。電鍍時,鍍件作陰極,鍍層金屬作陽極,選擇含有鍍層金屬陽離子的鹽溶液為電解質溶液。
電鍍過程中該金屬陽離子濃度不變。
(3)精煉銅:以精銅作陰極,粗銅作陽極,以硫酸銅為電解質溶液,陽極粗銅溶解,陰極析出銅,溶液中cu2+濃度減小
(4)電冶活潑金屬:電解熔融狀態的al2o3、mgcl2、nacl可得到金屬單質。
3.例題精講
例1某學生試圖用電解法根據電極上析出物質的質量來驗證阿伏加德羅常數值,其實驗方案的要點為:
①用直流電電解氯化銅溶液,所用儀器如圖24—1。
②強度為i a,通電時間為t s後,精確測得某電極上析出的銅的質量為m g。
圖24—1
試回答:
(1)這些儀器的正確連線順序為(用圖中標註儀器接線柱的英文本母表示,下同)
e接c接接f。
實驗線路中的電流方向為c
(2)寫出b電極上發生反應的離子方程式g試管中澱粉ki溶液變化的現象為相應的離子方程式是
(3)為精確測定電極上析出銅的質量,所必需的實驗步驟的先後順序是
①稱量電解前電極質量 ②刮下電解後電極上的銅並清洗 ③用蒸餾水清洗電解後電極 ④低溫烘乾電極後稱量 ⑤低溫烘乾刮下的銅後稱量 ⑥再次低溫烘乾後稱量至恒重
(4)已知電子的電量為1.6×10-19 c。試列出阿伏加德羅常數的計算表示式:na
命題意圖:考查學生對電解原理的理解及完成電解實驗的能力。
知識依託:電解原理。
錯解分析:電解cucl2(aq)發生如下反應:
cu2++2cl-cu+cl2↑
cl2有毒,須作處理,裝置中g,作用即此,如果不注意觀察,忽略了或猜不透g的作用,就會得出錯誤的答案。不能排除②⑤干擾,也會得出錯誤答案。
解題思路:(1)b電極上應產生cl2:
2cl--2e-====cl2↑
b極上流出電子,電子進入直流電源的正極,即f極,由此可得儀器連線順序及電流方向。
(2)b中產生cl2,cl2進入g中與ki反應,有i2生成,i2使澱粉變藍色。
(3)鍍在a電極上的cu是沒必要刮下的,也無法刮乾淨,還能將a電極材料刮下,故②⑤兩步須排除在外。
(4)由電學知識,可求電量q:
q=i a×t s=it c
由此可求出通過的電子個數:
n(e-)=
其物質的量為:
n(e-)=
而電子個數與cu的關係為:
cu2++2e-====cu
根據生成cu m g得:
=×na可求。
答案:(1)d a b f b a d e
(2)2cl--2e-====cl2↑ 變藍色 cl2+2i-====2cl-+i2↓
(3)①③④⑥
(4)na=mol-1
例2.用pt電極電解agf(aq),電流強度為a a,通電時間為t min,陰極增重m g,陽極上生成標準狀況下的純淨氣體v l,以q c表示乙個電子的電量,mr表示ag的相對原子質量,則阿伏加德羅常數na可表示為( )
a. mol-1b. mol-1
cd.以上答案都不對
.解析:若認為逸出氣體是f2,則會誤選a;若粗心未把t min轉化為60t s進行計算,則會誤選b;若忽視單位則會誤選c。正確答案應是: mol-1
例3.用圖24—2所示的裝置進行電解。通電一會兒,發現濕潤的澱粉ki試紙的c端變為藍色。則:
圖24—2
(1)a中發生反應的化學方程式為
(2)在b中觀察到的現象是
(3)室溫下,若從電解開始到時間t s,a、b裝置中共收集到標準狀況下的氣體0.168 l,若電解過程中無其他副反應發生,經測定電解後a中溶液體積恰為1000 ml,則a溶液的ph為______。
解析:可以認為線路中串聯了3個電解池。當選定乙個為研究物件時,另外的2個可看作是線路或是電阻。
先選定濕潤的澱粉ki試紙為研究物件。由於c端變為藍色,可知c端有i2生成:
2i--2e-====i2
i2使澱粉變藍色。該反應是在電解池的陽極發生的反應,由此可以斷定外接電源的e端為負極,f端為正極。
(1)(2)選a(或b)為研究物件,可忽略b(或a)和澱粉ki試紙的存在。
(3)由題意可得如下關係式:
4h+~o2+2h2
根據氣體的體積可求出n(h+)、c(h+)及ph。
答案:(1)4agno34ag+o2↑+4hno3
(2)石墨極有氣泡產生 cu極周圍變藍色溶液中有藍色沉澱生成
(3)2
例4.將羧酸的鹼金屬鹽電解可得烴類化合物。例如:
2ch3cook+h2och3—ch3↑+2co2↑+h2↑+2koh
(陽) (陽) (陰陰)
據下列衍變關係回答問題:
clch2cook(aq) a(混合物)
(1)寫出電極反應式
陽極陰極
(2)寫出下列反應方程式
a→bb→c
(3)d和b在不同條件下反應會生成三種不同的e,試寫出它們的結構簡式
解析:準確理解題給資訊是解決問題的關鍵。電解ch3cook(aq)時,陽極吸引陰離子:
ch3coo-和oh-,事實上放電的是ch3coo-,2ch3coo--2e-2co2↑+ch3-ch3↑,陰極吸引陽離子:h+和k+,放電的是h+,2h++2e-====2h2↑
答案:(1)2clch2coo--2e-ch2cl-ch2cl+2co2↑ 2h++2e-====h2↑
(2)ch2cl-ch2cl+2kohch2(oh)-ch2(oh)+2kcl
ch2(oh)-ch2(oh)+o2ohc-cho+2h2o
4.實戰演練
一、選擇題(每小題5分,共45分)
1.銀鋅電池廣泛用做各種電子儀器的電源,它的充電和放電過程可以表示為:2ag+
zn(oh)2 ag2o+zn+h2o,在此電池放電時,負極上發生反應的物質是
a.agb.zn(oh)2
c.ag2od.zn
2.(2023年上海高考題)某學生想製作一種家用環保型消毒液發生器,用石墨作電極電解飽和氯化鈉溶液,通電時,為使cl2被完全吸收制得有較強殺菌能力的消毒液,設計了如圖的裝置,則對電源電極名稱和消毒液的主要成分判斷正確的是
a.a為正極,b為負極;naclo和nacl
b.a為負極,b為正極;naclo和nacl
c.a為陽極,b為陰極;hclo和nacl
d.a為陰極,b為陽極;hclo和nacl
3.下列關於實驗現象的描述不正確的是
a.把銅片和鐵片緊靠在一起浸入稀硫酸中,銅片表面出現氣泡
b.用鋅片做陽極,鐵片做陰極,電解氯化鋅溶液,鐵片表面出現一層鋅
c.把銅片插入三氯化鐵溶液中,在銅片表面出現一層鐵
d.把鋅粒放入盛有鹽酸的試管中,加入幾滴氯化銅溶液,氣泡放出速率加快
4.氫鎳電池是近年開發出來的可充電電池,它可以取代會產生鎘汙染的鎘鎳電池。氫鎳
電池的總反應式是: h2+nio(oh) ni(oh)2。根據此反應式判斷下列敘述中正確的是
a.電池放電時,電池負極周圍溶液的ph不斷增大
b.電池放電時,鎳元素被氧化
c.電池充電時,氫元素被還原
d.電池放電時,h2是負極
5.如下圖所示兩個裝置中,溶液體積均為200 ml,開始時電解質溶液的濃度均為0.1 mol·l-1,工作一段時間後,測得導線上通過0.
02 mol電子,若不考慮鹽水解和溶液體積的變化,則下列敘述正確的是
a.產生氣體的體積:①>②
b.電極上析出固體的質量:①>②
c.溶液的ph變化:①增大,②減小
d.電極反應式:
①陽極:4oh--4e-===2h2o+o2↑
②陰極:2h++2e-===h2↑
6.甲、乙兩個電解池均以pt為電極,且互相串聯,甲池盛有agno3溶液,乙池中盛有一定量的某鹽溶液,通電一段時間後,測得甲池中電極質量增加2.16 g,乙池中電極上析出0.
64 g金屬,則乙池中溶質可能是
a.cuso4b.mgso4
c.al(no3)3d.na2so4
7.用石墨電極電解100 ml h2so4與cuso4的混合溶液,通電一段時間後,兩極均收集到2.24 l氣體(標準狀況),則原混合溶液中cu2+的物質的量濃度為
a.1 mol·l-1b.2 mol·l-1
c.3 mol·l-1d.4 mol·l-1
8.用惰性電極電解v l mso4的水溶液,當陰極上有m g金屬析出(陰極上無氣體產生)時,陽極上產生x l氣體(標準狀況),同時溶液的ph由原來的6.5變為2.
0(設電解前後溶液體積不變)。則m的相對原子質量的表示式為
ab.cd.
9.用pt電極電解cucl2溶液,當電流強度為a a,通電時間為t min時,陰極質量增加m g,陽極上生成標準狀況下純淨氣體v l,電極上產生的氣體在水中的溶解忽略不計,且以q表示1個電子的電量,m表示銅的相對原子質量,則阿伏加德羅常數可表示為
ab.cd.不能確定
二、非選擇題(共55分)
10.(12分)由於fe(oh)2極易被氧化,所以實驗室很難用亞鐵鹽溶液與燒鹼反應制得白色純淨的fe(oh)2沉澱,應用下圖電解實驗可以制得白色純淨的fe(oh)2沉澱。兩電極材料分別為石墨和鐵。
(1)a電極材料應為 ,電極反應式為
(2)電解液c可以是填編號)
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