电化学
提要
1.原电池
电极构成：负极: 较活泼金属(电子流出的极)；正极: 较不活泼的金属 (或能导电的非金属)(电子流入的极) 电极反应：负极: 氧化反应, 一般是金属失电子；正极: 还原反应,溶液中的阳离子得电子或者氧气得电子(吸氧腐蚀) 溶液中带电粒子移动：阳离子向正极移动；阴离子向负极移动
电极构成：阳极：与电源正极相连的极；阴极：与电源负极相连的极 电极反应：阳极: 氧化反应, 溶液中的阴离子失电子, 或电极金属失电子；阴极: 还原反应, 溶液中的阳离子得电子
溶液中带电粒子移动：阳离子向阴极移动；阴离子向阳极移动
电池的两极是正、负极, 电解的两极则是阴、阳极。实际上，负极和阳极是起氧化反应的电极; 正极和阴极则是起还原反应的电极。
2. 原电池、电解池、电镀池判定规律
若无外接电源，可能是原电池，然后依据原电池的形成条件分析判定，主要思路是“三看”。
先看电极：两极为导体且活泼性不同。
再看溶液：两极插入电解质溶液中。
后看回路：形成闭合回路或两极接触。
若有外接电源，两极插入电解质溶液中，则可能是电解池或电镀池。当阳极金属与电解质溶液中的金属阳离子相同则为电镀池，其余情况为电解池。
酸、碱、盐溶液电解规律(惰性电极)
(1)分解水型：含氧酸、强碱、活泼金属的含氧酸盐（如NaOH、H2SO4、K2SO4等）的电解。
阴极：4H++4e－=2H2↑ 阳极：4OH－－4e－=O2↑+2H2O
总反应：2H2O 2H2↑+O2↑
阴极产物：H2；阳极产物：O2。 电解质溶液复原加入物质：H2O。
pH变化情况：原来酸性的溶液pH变小，原来碱性的溶液pH变大，强酸（含氧酸）强碱的正盐溶液pH不变。
（2）分解电解质型：无氧酸（除HF外）、不活泼金属的无氧酸盐（氟化物除外）的电解，如HCl、CuCl2等。
阴极：Cu2++2e－=Cu 阳极：2Cl－－2e－=Cl2↑
总反应：CuCl2 Cu+Cl2↑
阴极产物：酸为H2，盐为金属；阳极产物：卤素等非金属单质。
电解液复原加入物质为原溶质，如电解CuCl2溶液，需加CuCl2。
pH变化情况：如电解无氧酸溶液pH变大但不会超过7；如为盐溶液的电解则视无氧酸根的情况而定。
（3）放氢生碱型：活泼金属的无氧酸盐（氟化物除外）溶液的电解，如NaCl、MgBr2等。
阴极：2H++2e－=H2↑ 阳极：2Cl－－2e－=Cl2↑
总反应：2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑
阴极产物：碱和H2；阳极产物：卤素等非金属单质。电解饱和食盐水的产物分别为NaOH和H2以及Cl2。
电解液复原加入物质为卤化氢。电解饱和食盐水，要使电解质溶液复原需加入HCl。
pH变化情况：电解液pH显著变大
（4）放氧生酸型：不活泼金属的含氧酸盐溶液的电解，如CuSO4、AgNO3等。
阴极：2Cu2++4e－=Cu 阳极：4OH－－4e－=O2↑+2H2O
总反应：2CuSO4+2H2O 2Cu+O2↑+2H2SO4
阴极产物：析出不活泼金属单质；阳极产物是该盐对应的含氧酸和氧气，本例中分别是Cu以及H2SO4、O2.
电解液复原加入物质为不活泼金属的氧化物（金属价态与原盐中相同）。如电解CuSO4溶液，复原需加入CuO。
pH变化情况：溶液pH显著变小。
习题精选
1.在原电池和电解池的电极上所发生的反应，同属氧化反应或同属还原反应的是
A.原电池正极和电解池阳极所发生的反应 B.原电池正极和电解池阴极所发生的反应
C.原电池负极和电解池阳极所发生的反应 D.原电池负极和电解池阴极所发生的反应
答案：BC
解析：原电池的负极和电解池的阳极发生的是氧化反应。原电池的正极和电解池的阴极发生的是还原反应。
2. 下列关于实验现象的描述不正确的是
A.把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中，铜片表面出现气泡
B.用锌片做阳极，铁片做阴极，电解氯化锌溶液，铁片表面出现一层锌
C.把铜片插入三氯化铁溶液中，在铜片表面出现一层铁
D.把锌粒放入盛有盐酸的试管中，加入几滴氯化铜溶液，气泡放出速率加快
答案：C
解析：铜铁是两种活泼性不同的金属，稀硫酸是电解质溶液，三者共同形成原电池，铁片上发生氧化反应；Fe－2e－===Fe2＋，铜片上发生还原反应：2H＋＋2e－===2H 2H===H2↑故A选项正确。
B选项中的条件相当于在铁片上镀锌即电镀池，锌片上发生的反应为：Zn－2e－===Zn2＋，铁片上发生的反应为：Zn2＋＋2e－===Zn，理论上ZnCl2溶液的浓度不变，故B选项也正确。
Cu＋2FeCl3===2FeCl2＋CuCl2，故C选项错误。Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑，向其中加入几滴氯化铜溶液后，发生反应Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，则铜和锌及电解质溶液形成了原电池，发生原电池反应，加快了氢气的放出速率，故D选项也正确。
3. 用惰性电极电解M(NO3)x的水溶液，当阴极上增重a g时，在阳极上同时产生b L氧气(标准状况)，从而可知M的相对原子质量是
A. B. C. D.
答案：C
解析：阴阳两极转移电子的数目相同：
4. 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，X溶解，Z极上有氢气放出；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.X>Z>Y>M B.X>Y>Z>M C.M>Z>X>Y D.X>Z>M>Y
答案：A
解析：金属X和Z用导线连接放入稀H2SO4中，形成原电池，X溶解说明金属活动性X>Z；电解Y2＋和Z2＋共存的溶液时，Y先析出，则金属活动性Z>Y；离子的氧化性越强，其单质的金属活动性越弱，则金属活动性Y>M，所以正确答案为A。
5. 安康学院学报粗镍中含有少量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衣有年轮＋和Zn2＋
D 电解后，电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt
答案 D
解析：电解时，阳极上金属按还原性由强到弱的顺序(Zn＞Fe＞Ni＞Cu＞Pt)发生氧化反应，即Zn－2e-==Zn2＋构建和谐社会的意义；Fe－2e－==Fe2＋；Ni－2e－==Ni2＋。Cusars冠状病毒、Pt还原性比Ni弱，不能失去电子溶解。当阳极上Ni失电子溶解后，它们以单质的形式沉积在电解槽底，形成阳极泥。
阴极上金属离子按氧化性由强到弱的顺序（Ni2＋＞Fe2＋＞Zn2＋）发生还原反应，即Ni2＋+2e-==Ni。Fe2＋、Zn2＋比Ni2＋氧化性弱，并不在阳极析出，而是留在电解液里。
阳极发生氧化反应，A错误；电解过程中，阳极Zn、Fe、Ni溶解，阴极只有Ni析出，两电极质量的改变不等，B错误；电解液中除Zn2＋、Fe2＋外，还有Ni2＋，C错误。
6.用两支惰性电极插入500mL的AgNO3溶液中，通电电解。当电解质溶液的pH由6.0变为3.
0时（设电解时阴极没有氢气析出，且电解液在电解前后体积变化可以忽略），则电极上析出银的质量是（ ）
A．27mg B．54mg C．108mg D．216mg
[分析]阳极：4OH－－4e－=O2↑+2H2O ①
阴极：4Ag++4e－=4Ag ②
为了求整个电解反应方程式，须将阳极反应进行一下处理，因为是电解水溶液,尽管实际参与反应的是OH－离子，但体系中主要是水，用水直接表示反应会更确切：
2H2O－4e=O2↑+4H+ ③
②+③得总的电解反应式：4Ag++2H2O 4Ag↓+O2↑+4H+
不难推导出：用惰性电极电解AgNO3溶液时，发生的反应为：
4 AgNO3+2H2O 4Ag+ O2↑+4HNO3
因为有HNO3生成，所以pH要变小。生成HNO3的物质的量为(10-3－10-6)×0.5≈0.5×10-3mol，所以析出银的质量为0.5×10-3mol×108g/mol=54mg
答案：B
7.将两个铂电极插入500mL CuSO4(aq)中进行电解，通电一段时间后，某一电极上增重0.064g(设电解时无H2放出，且不考虑水解和溶液体积的变化)，此时溶液中氢离子的物质的量浓度约为（ ）
A年金基金．中小学数学网1×10-3mol·L-1 B．4×10-3mol·L-1
C．2×10-3mol·L-1 D．1×10－7 mol·L-1
[分析]题中电极增重0.064g必为阴极反应生成Cu所致，即n(Cu)=0.064g÷64g·mol-1=0.0010mol，然后依据离子方程式中各物质之间的化学计量数之比，求出生成的c(H+)。 2Cu2++2H2O 2Cu +O2↑+4H+
2mol 4mol
0.0010mol c(H+)×0.50L
c(H+)= =4.0×10-3mol·L-1B
8.串联电路中的四个电解池分别装有0.1mol·L-1的下列溶液，用铂电极电解，连接直流电源一段时间后，溶液的pH最小的是（ ）
A．CuCl2 B．NaCl C．AgNO3 D．KNO3
[分析] 电解CuCl2溶液，尽管H+或OH－都没有在阴极或阳极上放电，但由于CuCl2是强酸弱碱盐，水解后溶液呈酸性，因此若CuCl2完全电解后，如果不考虑Cl2溶于水生成HCl和HClO，溶液呈中性，pH增大（实际上由于生成HCl、HClO， 溶液呈微酸性）。电解NaCl溶液H+在阴极上放电，阴极附近OH－浓度增大；阳极上Cl－放电，阳极区域H+、OH－浓度基本不变，因而电解后整个溶液pH会变大，电解AgNO3溶液，阴极Ag+放电；阳极是OH－放电，阳极区域H+浓度变大，溶液pH会显著变小（相当于生成稀HNO3）。电解KNO3实质是电解水，pH不变。
答案：C
9.右图为直流电源电解稀Na2SO4水溶液的装置。通电后在石墨电极a和b附近分别滴加一滴石蕊试液，下列实验现象中正确的是
A. 逸出气体的体积a电极的小于b电极的
B. 一电极逸出无味气体，另一电极逸出刺激性气味气体
C. a电极附近呈红，b电极附近出现蓝
D. a电极附近呈蓝，b电极附近出现红
解析：电解稀Na2SO4水溶液，其本质是电解水
b极为阳极：4OH- - 4e- = 2H2O + O2↑
a极为阴极：4H+ + 4e- = 2H2↑
a极逸出气体为氢气，b极逸出气体为氧气，二者都是无无味的气体，且a极氢气的体积是b极氧气的体积的2倍，则A、B均错误；a极氢离子得电子，所以a极附近氢氧根离子浓度增大，遇石蕊试液变蓝；b极氢氧根离子放电，致使b极附近氢离子浓度增大，遇石蕊试液变红，则C错，D正确。
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