电解池中是没有电子流的,只有离子流。电解时负离子流向正极,在正极界面上被氧化释放出电子,是阳极氧化过程,同时正离子流向负极,在负极表面接受电子被还原,以电解熔融NaCl为例,氯离子移动到正极被氧化为氯原子,进而生成氯气分子钠离子移动到负极被还原为金属钠。
电解池中电子从高电势流向低电势。
失电子电势低,得电子电势高是相对于能够自发发生氧化还原反应的原电池体系而言的。在电解池中,阳极与原电池的正极相连,可以看做阳极电势与原电池正极电势相等,所以从物理上电势与正负极的关系来看,电解池的阳极(与原电池正极等电势)电势高于电解池的阴极(与原电池的负极等电势)。
电解池
中:
外电路
中
电子
从
阳极
流向
阴极
。
原电池中:外电路中电子从
负极
流向
正极
。
外电路中指的是
导线
部分
(电解池则还有
电源
),在
溶液
中不存在电子流动,只有阴阳
离子
的定向流动。
一、电解池的工作原理 外接电源在工作时,电子从负极流出,在与之相连的电极上,引发一个得电子的还原反应,我们称之为阴极; 最终电子要流入电源的正极,势必在与正极相连的电极上,引发一个失电子的氧化反应,我们称之为阳极。
二、电子流向及离子流向问题 导线中,电流的产生是电子流动的结果。溶液中,电流的产生是阴、阳离子流动的结果。阳离子流向与电流流向保持一致,而阴离子与电子由于带负电荷,其流动方向与电流流向相反。(即:导线中电子的流向为:电源负极流向电解池的阴极,电解池的阳极流向电源的正极;而溶液中阳离子流向为电解池的阳极流向阴极,阴离子流向为电解池的阴极流向阳极)
三、电极反应式及电解反应总方程式的书写 阳极发生失电子的反应,粒子的放电顺序为:活性电极材料S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根>F- 阴极发生得电子的反应,粒子的放电顺序为:Ag+>Fe3+>Cu2+>H+ 注意:在书写电极反应式时,我们可以毫不犹豫地用实际放电的离子表示(也可用弱电解质分子表示放电微粒);但在书写电解反应总方程式时,如果放电离子来自弱电解质,则用弱电解质的分子式来表示。
比如:电解NaCl溶液时,阳极反应式:2Cl--2e-=Cl2↑;阴极反应式:2H++2e-=H2↑(也可写成:2H2O+2e-=H2↑+2OH-)。整合两电极反应式,得电解反应总方程式时,不可写成:2Cl-+2H+ = H2↑+Cl2↑,因2H+来自弱电解质,应为:2Cl-+2H2O = H2↑+Cl2↑+2OH-。试写出下列过程的电极反应式及电解反应方程式:电解硫酸铜溶液、电解硝酸银溶液,电解盐酸溶液、电解氯化铜溶液,电解硝酸钠溶液、电解氢氧化钠溶液,电解熔融的氯化镁、电解熔融的氧化铝。
四、电解质溶液的复原(原则是“出去什么补什么”) 如:氯化钠溶液电解后,析出氢气和氯气,若要电解质溶液复原,需往电解后的溶液中通往氯化氢气体,而不可以是盐酸溶液。 再如:硫酸铜溶液电解时,从体系中脱离的物质有Cu和O2,若要使电解质溶液复原,则需往电解后的溶液中加入CuO,而不能加入Cu(OH)2,但可以加入CuCO3(思考为什么?) 硝酸银溶液电解后,需加什么物质才可以使电解质溶液复原呢?
例题:用惰性电极电解一定浓度的CuSO4溶液,通电一段时间后,向所得溶液中加入0.1molCu(OH)2后,恰好恢复到电解前的浓度和PH,则电解过程中,转移电子数为多少?阳极产生气体多少L?阴极产生气体多少L?
五、电解后,溶液PH值的变化 原则是看电解时有没有氢气和氧气产生。如果电解时,只有氢气,而不放出氧气,则PH定会增大;如果电解时,只有氧气,而不放出氢气,则PH必定减小;如果同时产生氢气和氧气,则相当于电解水,此时PH随溶质的浓度的增大而变化。若电解的是溶质,则相当于给溶液稀释,如电解CuCl2溶液。
六、电解原理的应用 铜的电解精炼原理,应明确:阴阳极电极材料及电极反应式的书写,溶液中Cu2+浓度的变化情况,以及阳极泥的形成。 电镀的原理、阴阳极材料及电解质溶液的变化。
七、关于电化学的计算问题 计算核心:各串联电极上转移的电子数相等,依据这一点,我们得出电极上析出物质及溶液中放电微粒的对应关系,如:O2~2Cl2~2H2~2Cu~4Ag~4H+~4OH
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