1.电解定义 在电流作用下,电解质在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程。 2.能量转化形式 电能转化为化学能。 3.电解池 (1)构成条件 ①有与电源相连的两个电极。 ②电解质溶液(或熔融盐)。 ③形成闭合回路。 (2)电极名称及电极反应式(如图)
特别注意: 电解时,在外电路中有电子通过,而在溶液中是依靠离子定向移动形成电流,即电子本身不会通过电解质溶液。 4.分析电解过程的思维程序 (1)首先判断阴、阳极,分析阳极材料是惰性电极还是活泼电极。 (2)再分析电解质水溶液的组成,找全离子并分阴、阳两组(不要忘记水溶液中的H+和OH-)。 (3)然后排出阴、阳两极的放电顺序 阴极:阳离子放电顺序: Ag+>Fe3+>Cu2+>H+(酸)>Fe2+>Zn2+>H+(水)>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+。 阳极: 活泼电极>S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根离子。 (4)分析电极反应,判断电极产物,写出电极反应式,要注意遵循原子守恒和电荷守恒。 (5)最后写出电解反应的总化学方程式或离子方程式。 【注意点】 1.做到“三看”,正确书写电极反应式 (1)一看电极材料,若是金属(Au、Pt除外)作阳极,金属一定被电解(注Fe生成Fe2+)。 (2)二看介质,介质是否参与电极反应。 (3)三看电解质状态,若是熔融状态,就是金属的电冶炼。 2.规避“三个”失分点 (1)书写电解池中电极反应式时,要以实际放电的离子表示,但书写总电解反应方程式时,弱电解质要写成分子式。 (2)要确保两极电子转移数目相同,且应注明条件“电解”。 (3)电解水溶液时,应注意放电顺序中H+、OH-之后的离子一般不参与放电。
1.电解饱和食盐水 (1)电极反应 阳极反应式:2Cl--2e-=Cl2↑(氧化反应) 阴极反应式:2H++2e-=H2↑(还原反应) (2)总反应方程式 2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑ 离子反应方程式:2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑ (3)应用:氯碱工业制烧碱、氯气和氢气。
2.电镀 以金属表面镀银为例, (1)镀件作阴极,镀层金属银作阳极。 (2)电解质溶液是AgNO3溶液等含镀层金属阳离子的盐溶液。 (3)电极反应: 阳极:Ag-e-=Ag+; 阴极:Ag++e-=Ag。 (4)特点:阳极溶解,阴极沉积,电镀液的浓度不变。 3.电解精炼铜 (1)电极材料:阳极为粗铜;阴极为纯铜。 (2)电解质溶液:含Cu2+的盐溶液。 (3)电极反应: 阳极: Zn-2e-=Zn2+ Fe-2e-=Fe2+ Ni-2e-=Ni2+ Cu-2e-=Cu2+; 阴极: Cu2++2e-=Cu。 4.电冶金 利用电解熔融盐的方法来冶炼活泼金属Na、Ca、Mg、Al等。 (1)冶炼钠 2NaCl(熔融)电解2Na+Cl2↑ 电极反应: 阳极: 2Cl--2e-=Cl2↑; 阴极: 2Na++2e-=2Na。 (2)冶炼铝 2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑ 电极反应: 阳极:6O2--12e-=3O2↑; 阴极:4Al3++12e-=4Al。
1.计算类型 原电池和电解池的计算包括两极产物的定量计算、溶液pH的计算、相对原子质量和阿伏加德罗常数的计算、产物的量与电量关系的计算等。 2.三种方法 (1)根据总反应式计算 先写出电极反应式,再写出总反应式,最后根据总反应式列出比例式计算。 (2)根据电子守恒计算 ①用于串联电路中阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算,其依据是电路中转移的电子数相等。 ②用于混合溶液中电解的分阶段计算。 (3)根据关系式计算 根据得失电子守恒定律关系建立起已知量与未知量之间的桥梁,构建计算所需的关系式。 如以通过4 mol e-为桥梁可构建如下关系式: 阳极产物 阴极产物 (式中M为金属,n为其离子的化合价数值) 该关系式具有总揽电化学计算的作用和价值,熟记电极反应式,灵活运用关系式便能快速解答常见的电化学计算问题。 提示:在电化学计算中,还常利用Q=I·t和Q=n(e-)×NA×1.60×10-19来计算电路中通过的电量。 1.金属腐蚀的本质 金属原子失去电子变为金属阳离子,金属发生氧化反应。 2.金属腐蚀的类型 (1)化学腐蚀与电化学腐蚀
(2)析氢腐蚀与吸氧腐蚀 以钢铁的腐蚀为例进行分析:
3.金属的防护 (1)电化学防护 ①牺牲阳极的阴极保护法—原电池原理 a.负极:比被保护金属活泼的金属; b.正极:被保护的金属设备。 ②外加电流的阴极保护法—电解原理 a.阴极:被保护的金属设备; b.阳极:惰性金属或石墨。 (2)改变金属的内部结构,如制成合金、不锈钢等。 (3)加防护层,如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法。 【注意点】 1.判断金属腐蚀快慢的规律 (1)对同一电解质溶液来说,腐蚀速率的快慢:电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防腐措施的腐蚀。 (2)对同一金属来说,在不同溶液中腐蚀速率的快慢:强电解质溶液中>弱电解质溶液中>非电解质溶液中。 (3)活动性不同的两种金属,活动性差别越大,腐蚀速率越快。 (4)对同一种电解质溶液来说,电解质浓度越大,金属腐蚀越快。 2.两种保护方法的比较 外加电流的阴极保护法保护效果大于牺牲阳极的阴极保护法。
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