對(duì)電解池中放電階段性例題探究

車志飛

【摘要】電化學(xué)理論是中學(xué)化學(xué)基本理論之一，是中學(xué)化學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。電解屬于電化學(xué)的知識(shí)范疇，是中學(xué)化學(xué)理論體系不可缺少的一部分，而電解池中有關(guān)放電順序的教學(xué)是電化學(xué)的難點(diǎn)和重點(diǎn)，在陰陽(yáng)兩極放電時(shí)要注意放電的階段性，同一電極某一離子放電后可能還有其他的離子放電，在此通過(guò)對(duì)3道典型例題的探究，以求拋磚引玉，希望對(duì)同行們有所幫助。

【關(guān)鍵詞】電解池 陰極 陽(yáng)極 放電 階段性 例題分析

【中圖分類號(hào)】G633.8 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2013）02-0183-01

在學(xué)習(xí)了電解池的相關(guān)知識(shí)后，許多同學(xué)在處理電解的問(wèn)題時(shí)往往只注意到了電解池中某個(gè)電極一個(gè)離子的放電情況，不能注意某個(gè)電極有幾個(gè)離子先后放電的問(wèn)題，造成處理一些問(wèn)題時(shí)犯錯(cuò)誤，下面通過(guò)三道例題的分析希望對(duì)各位同學(xué)有所幫助。首先對(duì)電解的一些基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行梳理。

電解池：把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置。

惰性電極：C、Pt、Au等，僅導(dǎo)電，不參與反應(yīng)。

活性電極：Fe、Cu、Ag等，既可以導(dǎo)電，又可以參與電極反應(yīng)。

在電解池中要判斷電解產(chǎn)物是什么，必須理解溶液中離子放電順序。

陰極：放電的總是溶液中的陽(yáng)離子，與電極材料無(wú)關(guān)。

放電順序是： Ag+> Hg 2+> Fe3+> Cu2+>H+> Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>Al3+>Mg2+>Na+ >Ca 2+ >K+

位于前邊的氧化性強(qiáng)的微粒優(yōu)先得到電子。

陽(yáng)極：若是惰性電極作陽(yáng)極，溶液中的陰離子放電。

放電順序是：S2->I->Br-> CL- >OH->NO3->SO42-（等含氧酸根離子）>F-

位于前邊的還原性強(qiáng)的微粒優(yōu)先失去電子，若是非惰性電極作陽(yáng)極，則是電極本身失電子。

下面我主要從陰極，陽(yáng)極都是惰性電極時(shí)放電問(wèn)題進(jìn)行探究：在電解池中某一電極上一個(gè)離子放電后可能還有其他的離子放電所以在處理一些問(wèn)題時(shí)要注意電解的階段性。如含Cl-的溶液中Cl-電解完后繼續(xù)通電會(huì)使OH-放電，Cu2+在陰極上被電解完后溶液中的H+又會(huì)放電等。并且在處理一些問(wèn)題時(shí)要注意電解池中相同時(shí)間內(nèi)各電極轉(zhuǎn)移電子數(shù)相等。

例1：用鉑電極電解CuSO4和KNO3的混合溶液500 mL，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，兩極均得標(biāo)準(zhǔn)狀況下11.2 L的氣體，則原混合溶液中CuSO4的物質(zhì)的量濃度為（ ）。

A. 0.5 mol/L B. 0.8 mol/L C. 1.0 mol/L D. 1.5 mol/L

分析過(guò)程：

陽(yáng)極電極反應(yīng)： 因?yàn)镺H-放電能力強(qiáng)于含氧酸根離子，所以陽(yáng)極為OH-放電

4OH--4e-=2H2O+O2↑

所以陽(yáng)極11.2升氣體為氧氣，為0.5molO2；

根據(jù)電極方程式可知陽(yáng)極失去2mol電子。

陰極電極反應(yīng)：因?yàn)殛帢O有11.2升氣體產(chǎn)生，所以首先發(fā)生的是Cu2++2e-=Cu，當(dāng)銅離子放電完畢后要考慮溶液中H+的放電2H++2e-=H2↑，兩電極物質(zhì)得失電子數(shù)相等，根據(jù)電極方程式可知在生成0.5molH2氣時(shí)得到了1mol電子，那么銅離子應(yīng)該得到1mol電子，通過(guò)電極方程式計(jì)算可知Cu2+為0.5mol ，由于n（CuSO4）=n（Cu2+）=0.5 mol，所以CuSO4溶液的物質(zhì)的量濃度=0.5mol/0.5L=1.0 mol/L。

例2：用惰性電極電解含有0.1mol CuCl2和0.1mol NaBr混合溶液，電路中共0.4mol電子轉(zhuǎn)移，分析其中電解過(guò)程。

【解析】解決電解問(wèn)題的分析思路是：

（1） 電解質(zhì)溶液中的離子是什么？

考慮CuCl2、NaBr和水的電離，溶液中有陽(yáng)離子Cu2+、Na+、H+，陰離子Cl-、Br-、OH-；

（2） 通電后離子的移動(dòng)方向是什么？

陽(yáng)離子Cu2+、Na+、H+移向陰極，陰離子Cl-、Br-、OH-移向陽(yáng)極；

（3） 離子移動(dòng)到電極后放電的順序是什么？產(chǎn)物是什么？

根據(jù)陰離子放電順序：Br->Cl->OH-，陽(yáng)極產(chǎn)物依次是Br2、Cl2、O2；

根據(jù)陽(yáng)離子放電順序：Cu2+>H+>Na+（不放電），陰極產(chǎn)物依次是Cu、H2；

（4） 定量計(jì)算

陽(yáng)極：2Br--2e-=Br2 0.1molBr-共轉(zhuǎn)移0.1mole- 生成0.05 mol Br2

2Cl--2e-=Cl2 0.2molCl-共轉(zhuǎn)移0.2mole- 生成0.1mol Cl2

4OH--4e-=O2+2H2O 0.1mol OH-共轉(zhuǎn)移0.1mole-，生成0.025mol O2

陰極：Cu2++2e-=Cu 0.1molCu2+共轉(zhuǎn)移0.2mole- 生成0.1 mol Cu

2H++2e-=H2 0.2molH+共轉(zhuǎn)移0.2mole- 生成0.1 mol H2

最終溶液為含0.1mol NaOH的溶液。

例3：將等物質(zhì)的量的KI和CuCL2溶于水， 用惰性電極電解，該電解反應(yīng)可分為_(kāi)___階段。（填表不一定填滿）

分析過(guò)程：設(shè)KI和CuCL2都為1mol，則溶液中有1molK+，1molI-，1molCu2+，2molCL-

在陽(yáng)極上放電順序?yàn)椋篒->CL->OH-

陰極上放電順序?yàn)椋篊u2+>H+>K+

第一階段：陽(yáng)極2I--2e-=I2 ， 陰極 Cu2++2e-=Cu

所以第一階段相當(dāng)于電解CuI2溶液。當(dāng)1molI-完全放電時(shí)失去了1mol電子，通過(guò)計(jì)算可知在陰極反應(yīng)了0.5molCu2+，溶液中剩余0.5molCu2+。

第二階段：陽(yáng)極2CL--2e-=CL2 ，陰極Cu2++2e-=Cu

所以第二階段相當(dāng)于電解CuCL2溶液。當(dāng)溶液中的0.5molCu2+完全放電時(shí)得到了1mol電子，通過(guò)計(jì)算可知在陽(yáng)極有1molCL-放電，溶液中還剩余1molCL-。

第三階段：陽(yáng)極CL--2e-=CL2 ， 陰極2H++2e-=H2

所以第三階段相當(dāng)于電解HCL溶液。

第四階段：當(dāng)溶液中的CL-放電完畢后，陽(yáng)極變?yōu)樗械腛H-放電

陽(yáng)極 4OH--4e-=2H2O+O2 ， 陰極2H++2e-=H2

所以第四階段相當(dāng)于電解KOH溶液。

經(jīng)過(guò)以上分析可知上面溶液的電解分為四個(gè)階段，在分析問(wèn)題時(shí)要注意溶液中每一電極的放電順序，進(jìn)行定量分析，在考慮離子的放電順序時(shí)不要忽視水產(chǎn)生的OH-和H+只有這樣才能完整作答。

電解池中有關(guān)某一電極放電順序的問(wèn)題是高考中的?？键c(diǎn)，同學(xué)們?cè)谔幚硐嚓P(guān)問(wèn)題時(shí)要注意放電的階段性，避免處理問(wèn)題時(shí)出現(xiàn)考慮不全的情況，通過(guò)上面的例題分析以期望對(duì)同學(xué)們的學(xué)習(xí)有所幫助。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉懷樂(lè).[J].化學(xué)教育，2002，23（3）： 38-39

[2]諸松淵（江蘇無(wú)錫二中特級(jí)教師）.電化學(xué)復(fù)習(xí)[N].山西科技報(bào)；2002年

[3]張紅雷.淺談電化學(xué)教學(xué)中理化知識(shí)的結(jié)合[N].學(xué)知報(bào)；2010年