對電解池中放電階段性例題探究

【摘要】電化學理論是中學化學基本理論之一，是中學化學的重點和難點。電解屬于電化學的知識范疇，是中學化學理論體系不可缺少的一部分，而電解池中有關放電順序的教學是電化學的難點和重點，在陰陽兩極放電時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，在此通過對3道典型例題的探究，以求拋磚引玉，希望對同行們有所幫助。

【關鍵詞】電解池 陰極 陽極 放電 階段性 例題分析

【中圖分類號】G633.8 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2013）02-0183-01

在學習了電解池的相關知識后，許多同學在處理電解的問題時往往只注意到了電解池中某個電極一個離子的放電情況，不能注意某個電極有幾個離子先后放電的問題，造成處理一些問題時犯錯誤，下面通過三道例題的分析希望對各位同學有所幫助。首先對電解的一些基礎知識進行梳理。

電解池：把電能轉化為化學能的裝置。

惰性電極：C、Pt、Au等，僅導電，不參與反應。

活性電極：Fe、Cu、Ag等，既可以導電，又可以參與電極反應。

在電解池中要判斷電解產物是什么，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離子，與電極材料無關。

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的微粒優先得到電子。

陽極：若是惰性電極作陽極，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的微粒優先失去電子，若是非惰性電極作陽極，則是電極本身失電子。

下面我主要從陰極，陽極都是惰性電極時放電問題進行探究：在電解池中某一電極上一個離子放電后可能還有其他的離子放電所以在處理一些問題時要注意電解的階段性。如含Cl-的溶液中Cl-電解完后繼續通電會使OH-放電，Cu2+在陰極上被電解完后溶液中的H+又會放電等。并且在處理一些問題時要注意電解池中相同時間內各電極轉移電子數相等。

例1：用鉑電極電解CuSO4和KNO3的混合溶液500 mL，經過一段時間后，兩極均得標準狀況下11.2 L的氣體，則原混合溶液中CuSO4的物質的量濃度為（ ）。

A. 0.5 mol/L B. 0.8 mol/LC. 1.0 mol/LD. 1.5 mol/L

分析過程：

陽極電極反應： 因為OH-放電能力強于含氧酸根離子，所以陽極為OH-放電

4OH--4e-=2H2O+O2↑

所以陽極11.2升氣體為氧氣，為0.5molO2；

根據電極方程式可知陽極失去2mol電子。

陰極電極反應：因為陰極有11.2升氣體產生，所以首先發生的是Cu2++2e-=Cu，當銅離子放電完畢后要考慮溶液中H+的放電2H++2e-=H2↑，兩電極物質得失電子數相等，根據電極方程式可知在生成0.5molH2氣時得到了1mol電子，那么銅離子應該得到1mol電子，通過電極方程式計算可知Cu2+為0.5mol ，由于n（CuSO4）=n（Cu2+）=0.5 mol，所以CuSO4溶液的物質的量濃度=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電子轉移，分析其中電解過程。

【解析】解決電解問題的分析思路是：

（1） 電解質溶液中的離子是什么？

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

（2） 通電后離子的移動方向是什么？

陽離子Cu2+、Na+、H+移向陰極，陰離子Cl-、Br-、OH-移向陽極；

（3） 離子移動到電極后放電的順序是什么？產物是什么？

根據陰離子放電順序：Br->Cl->OH-，陽極產物依次是Br2、Cl2、O2；

根據陽離子放電順序：Cu2+>H+>Na+（不放電），陰極產物依次是Cu、H2；

（4） 定量計算

陽極：2Br--2e-=Br2 0.1molBr-共轉移0.1mole- 生成0.05 mol Br2

2Cl--2e-=Cl2 0.2molCl-共轉移0.2mole- 生成0.1mol Cl2

4OH--4e-=O2+2H2O 0.1mol OH-共轉移0.1mole-，生成0.025mol O2

陰極：Cu2++2e-=Cu 0.1molCu2+共轉移0.2mole- 生成0.1 mol Cu

2H++2e-=H2 0.2molH+共轉移0.2mole- 生成0.1 mol H2

最終溶液為含0.1mol NaOH的溶液。

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

分析過程：設KI和CuCL2都為1mol，則溶液中有1molK+，1molI-，1molCu2+，2molCL-

在陽極上放電順序為：I->CL->OH-

陰極上放電順序為：Cu2+>H+>K+

第一階段：陽極2I--2e-=I2 ， 陰極 Cu2++2e-=Cu

所以第一階段相當于電解CuI2溶液。當1molI-完全放電時失去了1mol電子，通過計算可知在陰極反應了0.5molCu2+，溶液中剩余0.5molCu2+。

第二階段：陽極2CL--2e-=CL2 ，陰極Cu2++2e-=Cu

所以第二階段相當于電解CuCL2溶液。當溶液中的0.5molCu2+完全放電時得到了1mol電子，通過計算可知在陽極有1molCL-放電，溶液中還剩余1molCL-。

第三階段：陽極CL--2e-=CL2 ， 陰極2H++2e-=H2

所以第三階段相當于電解HCL溶液。

第四階段：當溶液中的CL-放電完畢后，陽極變為水中的OH-放電

陽極 4OH--4e-=2H2O+O2 ， 陰極2H++2e-=H2

所以第四階段相當于電解KOH溶液。

經過以上分析可知上面溶液的電解分為四個階段，在分析問題時要注意溶液中每一電極的放電順序，進行定量分析，在考慮離子的放電順序時不要忽視水產生的OH-和H+只有這樣才能完整作答。

電解池中有關某一電極放電順序的問題是高考中的常考點，同學們在處理相關問題時要注意放電的階段性，避免處理問題時出現考慮不全的情況，通過上面的例題分析以期望對同學們的學習有所幫助。

參考文獻：

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