把握规律 灵活应用电解规律

把握规律 灵活应用电解规律 河北省秦皇岛市抚宁二中　马金荣   一、离子的放电顺序   电解时，阴离子在阳极失去电子而被氧化，阳离子在阴极获得电子而被还原。我们把阴阳离子失去或获得电子的氧化还原过程叫做离子的放电。   (1)电解电解质水溶液时，阳极放电顺序为:活泼金属阳极(Au、Pt 除外)>S2->I-> Br->Cl->OH-> 含氧酸根离子和Fˉ。 　　即位于前边的还原性强的微粒优先失去电子。只要有水，含氧酸根离子和F-就不能失去电子。若阳极是活泼或较活泼金属时，一般是电极的金属失去电子，而不是电解液中阴离子放电。   (2)电解电解质水溶液时，阴极放电顺序为：Ag＋>Hg＋>Fe3＋>Cu2＋>Pb2＋> H＋> Sn2＋>Fe2＋>Zn2＋> H＋ > Mg2＋>Na＋>Ca2＋>K＋。   阳离子放电，其顺序大体可参照金属活动顺序来推断。位于金属活动顺序表后面的金属，其对应的阳离子优先得到电子。   二、酸碱盐水溶液的电解规律   根据离子的放电顺序，若采用惰性电极电解酸碱盐的水溶液，有以下四点规律．   (1)电解无氧酸（HF除外）或不活泼金属无氧酸盐的水溶液时，其实质是电解质发生分解反应。 如电解CuCl2溶液时：   阴极：Cu2++2e-=Cu   阳极：2Cl--2e-=Cl2↑   总反应：CuCl2 Cu+Cl2↑   (2)电解某些强含氧酸、强碱、某些活泼金属含氧酸盐的水溶液时，实际上是电解水。如，电解H2SO4溶液时：   阴极：4H++4e-=2H2↑   阳极：2OH--4e-=2H2O+O2↑   总反应：2H2O  2H2↑+O2↑   (3)电解活泼金属无氧酸盐的水溶液时（如NaCl、KBr），电解质和水都参加反应，阳极产物是非金属单质，阴极产物是H2同时生成碱(OH-)。如电解NaCl溶液时：   阴极：2H++2e-=H2↑   阳极：2Cl--2e-=Cl2↑   总反应：2NaCl+2H2O 2NaOH +H2↑+Cl2↑   (4)电解某些不活泼金属含氧酸盐的水溶液时（如CuSO4 、AgNO3），电解质和水都参加反应，阴极产物是不活泼金属单质，阳极产物是O2同时生成酸(H+)。如电解CuSO4 溶液时：   阴极：Cu2++2e-=Cu   阳极：2OH--4e-=2H2O+O2↑   总反应：CuSO4+2H2O 2Cu+O2↑+2H2SO4   三、例题透析：   例1. 用惰性电极下列物质的1mol/L溶液，溶液的pH值保持不变的是(    )   A．KOH            B．  HCl          C． Na2SO4            D． NaCl   解析：A电解KOH实际是电解水，KOH 溶液浓度增大，PH增大；B电解HCl，实际是电解质发生分解，溶液中HCl浓度减小，PH增大；CNa2SO4溶液呈中性，电解 Na2SO4 实际是电解水，溶液PH不变；D电解NaCl，析氢放碱，溶液碱性增强，PH增大。   答案：C   点拨：以惰性电极电解电解质溶液前后溶液pH的变化规律：有氢无氧增碱性，有氧无氢增酸性，有氢有氧增原性，无氢无氧减原性。   例2. 用铂电极电解盐R(NO3)a溶液，在阴极上析出b g R，在阳极上放出560 mL气体（标准状况），则R的相对原子质量是   A．       B．    C．20ab 　　　D．10ab   解析：根据电解规律得到：   阳极：2OH--4e-  = 2H2O +  O2↑   0.1mol     =0.025mol   阴极：Ra++ae-=R     根据电荷守恒：a∶R=0.l∶b    R=10ab   答案：D   点拨：电解的有关计算，根据电极反应中得失电子的数目相等，找出电解产物对应物质的关系，可迅速求解。   例3. 当用两铂电极电解CuSO4溶液一段时间后，当Cu2+浓度降至原来的一半时，停止通电，若加入下列物质，能使溶液恢复成原来浓度的是（  ）   A．无水CuSO4 B．CuO  C．Cu(OH)2  D．CuSO4 ·H2O   解析： 据CuSO4电解的方程式2CuSO4+2H2O 2Cu+O2↑+2H2SO4   当Cu2+浓度降至原来的一半时,消耗了一半的Cu2+,同时又放出一定量的O2,使电解液中的H2O也减少,要恢复原浓度,既要补充Cu2+,又要补充水,且要使生成的H2SO4 完全变成SO4+,H+复原为水,只能用碱性氧化物或碱；因CuO +H2SO4 =CuSO4+H2O，Cu(OH)2++H2SO4 =CuSO4+2H2O，由电解方程式CuSO4～H2O～H2SO4，Cu(OH)2会增加水的量，使Cu2+浓度减小，应选用CuO   答案：B   点拨：要让放氧生酸型电解液恢复，可以加入适量的两电极析出物的化合物，也可以加入适量的这种金属的碳酸盐等，如本题也可加入适量的CuCO3   谈谈盐类水解离子方程式的书写与应用 河北省宣化县第一中学　栾春武 一、盐类水解方程式的书写一般要注意一下几点：   （1）一般来说盐类水解的程度不大，是中和反应的逆反应，由于中和反应趋于完成，所以盐类的水解反应是微弱的，盐类水解的离子方程式一般不写“===”，而是写“ ”。由于盐类的水解程度一般都很小，通常不生成沉淀和气体，因此盐类水解的离子方程式中一般不标“↓”或“↑”的气标，也不把生成物（如NH3·H2O、H2CO3等）写成其分解产物的形式。   （2）多元弱酸的酸根离子水解是分步进行的，且以第一步水解为主，例如Na2CO3的水解：第一步： CO32－+ H2O HCO3－+ OH－、第二步：HCO－+ H2O H2CO3 + OH－。多元弱碱的阳离子水解复杂，可看做一步水解，例如Fe3+ 的水解：Fe3+ + 3H2O Fe(OH)3 + 3H+。   （3）多元弱酸的酸式酸根离子既有水解倾向又有电离倾向，以水解为主的，溶液显碱性；以电离为主的溶液显酸性。例如：HCO3－、HPO42－在溶液中以水解为主，其溶液显碱性；HSO3－、H2PO4－在溶液中以电离为主，其溶液显酸性。   （4）能发生双水解的离子组，一般来说水解都比较彻底，由于不形成水解平衡，书写时生成物出现的沉淀、气体物质要标明状态，即标上“↓”、“↑”符号，中间用“===”连接，如NaHCO3溶液与Al2(SO4)3溶液混合： Al3+ + 3HCO3－=== Al(OH)3↓+ 3CO2↑，和此类似的还有：Al3+ 与CO32－、HCO3－、S2－、HS－、SiO32－、AlO2－；Fe3+ 与CO32－、HCO3－、SiO32－、AlO2－；NH4+ 与SiO32－、AlO2－等。注意一定要利用电荷守恒将其配平，看反应物中是否需要加水。   二、盐类水解的应用   （1）分析盐溶液的酸碱性，并比较酸碱性的强弱，如相同浓度的Na2CO3、NaHCO3溶液均显碱性，且碱性Na2CO3＞NaHCO3。   （2）配制某些能水解的盐溶液时要防止水解，如配制FeCl3溶液时，要向该溶液中加入适量的盐酸。   （3）将活泼的金属放在强酸弱碱盐的溶液里，会有气体产生，如将镁条放入NH4Cl溶液中会有H2放出。   （4）热的纯碱溶液有较好的去污能力，是因为升高温度促进盐类的水解，使纯碱溶液的碱性增强，加速了油污的水解，故热额纯碱溶液去油污的效果更好。   （5）明矾净水，将明矾溶于水能生成胶状的氢氧化铝，能吸附水里水里悬浮的杂质，并形成沉淀使水澄清。   （6）泡沫灭火器的原理就是利用强酸弱碱盐与强碱弱酸盐的强烈的应用，如饱和的硫酸铝溶液与饱和的碳酸氢钠溶液混合后的离子方程式为： Al3+ + 3HCO3－=== Al(OH)3↓+ 3CO2↑，现象为白色沉淀和大量的气泡产生，由于CO2的存在故可起到灭火作用。   （7）铵态氮肥使用时不宜与草木灰混合使用，因为草木灰中主要含有K2CO3，其水解显碱性，与铵盐中的NH4+反应。   （8）判断溶液中的离子能否大量共存时需要考虑盐类的水解，能发生双水解的离子不能大量共存。   （9）分析某些盐溶液不能用蒸发结晶法获得的原因：   ①金属阳离子易水解的挥发性强酸盐溶液蒸干后得到氢氧化物，继续加热后得到金属氧化物，如FeCl3、AlCl3溶液蒸干灼烧得到的是Fe2O3、 Al2O3而不是FeCl3、AlCl3固体。   ②金属阳离子易水解的难挥发性强酸盐溶液蒸干后得到原溶质，如Al2(SO4)3等。   ③阴离子易水解的强碱盐，如Na2CO3等溶液蒸干后可得到原溶液。   ④阴阳离子均易水解，此类盐溶液蒸干后得不到任何物质，如(NH4)2CO3等。   ⑤不稳定化合物的水溶液，加热时在溶液中就能分解，也得不到原溶质。如Ca (HCO3)2溶液，蒸干后得到CaCO3。   ⑥易被氧化的物质，其溶液蒸干后得不到原溶质，如FeSO4、Na2SO3等，蒸干后得到其氧化产物Fe2(SO4)3、Na2SO4等。   三、题赏析   【例题1】（2010四川理综卷10）有关①100 mL 0.1 mol/L NaHCO3、②100mL 0.1 mol/L Na2CO3两种溶液的叙述不正确的是 A.溶液中水电离出的H+ 个数：②＞①  B.溶液中阴离子的物质的量浓度之和：②＞① C.①溶液中：c(CO32－)＞c(H2CO3)      D.②溶液中：c(HCO3－)＞c(H2CO3)   解析：本题考查盐类水解知识；盐类水解促进水的电离，且Na2CO3的水解程度更大，碱性更强，故水中电离出的H+ 个数更多，A项正确；B②钠离子的物质的量浓度为0.2 mol/L而①钠离子的物质的量浓度为0.1 mol/L根据物料守恒及电荷守恒可知溶液中阴离子的物质的量浓度之和:②＞①，B项正确；C项NaHCO3水解程度大于电离所以 c(H2CO3)＞c(CO32－)；D项Na2CO3 中的CO32－分步水解，第一步水解占主要地位且水解大于电离，D项正确。C、D两项写出它们的水解及电离方程式也能判断。Na2CO3的水解：第一步： CO32－+ H2O HCO3－+ OH－、第二步：HCO－+ H2O H2CO3 + OH－。   答案： C   【例题2】将AlCl3溶液和Na2S溶液混合，能制的Al2S3吗？ 答案：不能，这两种盐溶液能发生水解反应时，相互促进，得不到Al2S3。反应的离子方程式如下：2 Al3+ + 3S2－+ 6H2O === 2Al(OH)3↓+ 3H2S↑。要想得到Al2S3，必须在干燥的环境下用Al粉和S粉混合，然后加热：2Al +3S  Al2S3 即可。   【例题3】（2010年江苏卷12）常温下，用 0.1000 mol/L NaOH溶液滴定 20.00 mL0.1000 mol/L CH3COOH溶液所得滴定曲线如右图。下列说法正确的是                 A．点①所示溶液中：c(CH3COO－) + c(OH－) ＝ c(CH3COOH) + c(H+)   B．点②所示溶液中：c(Na+) ＝ c(CH3COOH) + c(CH3COO－)   C．点③所示溶液中：c(Na+)＞c(OH－)＞c(CH3COO－)＞c(H+)   D．滴定过程中可能出现： c(CH3COOH)＞c(CH3COO－)＞c(H+)＞c(Na+)＞c(OH－)   解析：本题主要考查的是粒子浓度大小的比较。A项，处于点①时，酸过量，根据电荷守恒，则有 c(H+) ＝ c(CH3COO－) + c(OH－) B项，在点②时，pH＝7。仍没有完全反应，酸过量，c(Na+)＜c(CH3COOH) + c(CH3COO－) ；C项。当V(NaOH)＝20 mL时，两者完全反应，此时由于CH3COO－的水解，溶液呈碱性，但水解程度是微弱的，c(Na+)＞c(CH3COO－)＞c(OH－)＞c(H+) D项，在滴定过程中，当NaOH的量少时，不能完全中和醋酸，则有 c(CH3COOH)＞c(CH3COO－)＞c(H+)＞c(Na+)＞c(OH－)，综上分析可知，本题选D项。   答案：D   【例题4】（09江苏卷 ） 下列离子方程式与所述事实相符且正确的是 A．漂白粉溶液在空气中失效： ClO－ + CO2 + H2O === HClO + HCO3－   B．用浓盐酸与MnO2反应制取少量氯气： MnO2 + 2H+ +2Cl－   Mn2+ + Cl2↑+ 2H2O   C．向NaAlO2溶液中通入过量CO2制Al(OH)3： AlO2－ +CO2 +2H2O＝Al(OH)3↓+ HCO－   D．在强碱溶液中次氯酸钠与Fe(OH)3反应生成Na2FeO4： 3ClO－ + 2Fe(OH)3 === 2 FeO42－ +3Cl－+ H2O + 4H+   解析：漂白粉失效的化学方程式为Ca(ClO)2 + CO2 + H2O === CaCO3↓↓+ 2HClO，那么该反应的离子方程式是Ca2+ + 2ClO－ + CO2 + H2O === CaCO3↓+ 2HClO，A项错；实验室制取Cl2的原理是浓盐酸和二氧化锰反应，离子方程式为 MnO2 + 4H+ +2Cl－   Mn2+ + Cl2↑+ 2H2O，所以B项错；D项，在强碱溶液中，不可能生成H+，故D错。 答案：C   【例题5】 （09全国卷）现有等浓度的下列溶液：①醋酸，②苯酚，③苯酚钠，④碳酸，⑤碳酸钠，⑥碳酸氢钠。按溶液pH由小到大排列正确的是 A. ④①②⑤⑥③                    B. ④①②⑥⑤③      C. ①④②⑥③⑤                    D. ①④②③⑥⑤   解析：①②④均属于酸，其中醋酸最强，碳酸次之，苯酚最弱。③⑤⑥均属于强碱弱酸盐，根据越弱越水解的原理知，因H2CO3＞苯酚＞HCO3－ ，所以对应的盐，其碱性为：碳酸钠＞苯酚钠＞碳酸氢钠，pH顺序相反，故C项正确。 答案：C