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1、电解产物的判断方法和电解对溶液pH值的变化的规律广州市铁一中学吴磊一、掌握电解反应产物及电解时溶液pH值的变化规律1、要判断电解产物是什么，必须理解溶液中离子放电顺序：阴极放电的总是溶液中的阳离子，与电极材料无关。放电顺序是：_ K+、Ca2+、Na+、Mg2+、Al3+、Zn2+、Fe2+(H+)、Cu2+、Hg2+、Ag+、Au3+一放电由难到易1阳极：若是惰性电极作阳极，溶液中的阴离子放电，放电顺序是：S2-、I-、Br-、Cl-、OH-、含氧酸根离子(NO3-、SO/-、CO-)、F_失电子由易到难若是非惰性电极作阳极，则是电极本身失电子。要明确溶液中阴阳离子的放电顺序，有时还需兼顾到
2、溶液的离子浓度。如果离子浓度 相差十分悬殊的情况下，离子浓度大的有可能先放电。如理论上H+的放电能力大于Fe2+、 Zn2+，但在电解浓度大的硫酸亚铁或硫酸锌溶液时，由于溶液Fe2+或Zn2+H+，则先在 阴极上放电的是Fe2+或Zn2+，因此，阴极上的主要产物则为Fe和Zn。但在水溶液中，Al3+、 Mg2+、Na+等是不会在阴极上放电的。2. 电解对溶液PH值的影响：(1) 电解后整个溶液的PH值变化由总反应及溶液浓度的变化来决定，可分为以下几种情 况：若消耗H+或生成OH-，溶液的pH值增大；若消耗OH-或生成H+，溶液的pH值减小。若电解水，PH值的变化由原溶液的PH值来决定。类型电极
3、反应特点实例电解对象电解质 浓度溶液pH值使电解质溶液复原电解 水型阴：2H+2e-=H2fl阳：4OH- -4e- = 2H2O+O2fNaOH （碱性） h2so4 （酸性NA2SO4 （中性）水增大增大减小不变加h2o电解溶 质型电解质电离出的阴阳离子分 别在两极上放电HClCuCl2电解质电解质减小不考虑增大加HCl加 CuCl2放h2 生碱型阴：H2O放h2生碱 阳：电解质阴离子放电NaCl电解质 和水生成新 电解质增大加HCl放O2 生酸型阴：电解质阳离子放电 阳：H2O放O2生酸CuSO4AgNO3电解质和 水生成新 电解质减小加CuO(2)电解后电极附近溶液的pH值变化:若阳极
4、周围生成O2，则消耗OH-，PH值减小;若阴极周围生成H2，则消耗H+，PH值增大。二、例题分析例1、 以石墨棒为电极电解硝酸铜水溶液，写出电解反应的离子方程式和化学方程式:解析：Cu(NO )水溶液由Cu(NO )和H O两种物质组成，其中含有NO -、OH-两种阴离子 gz/qii32i a?，/、3 、和Cu2+、H+在两种阳离子。NO3-、OH-在阳极上得电子的先后顺序是OH-NO3-，Cu2+和 H+在阴极上得电子的先后顺序是Cu2+H+。溶液中的OH-来自难电离的水，电极反应式 为：阳极：2H2O-4e-=O2 f+4H+阴极：2Cu2+4e-=2Cu将两个电极反应式相加，得电解C
5、u(NO3)2水溶液的离子方程式和化学方程式：2 Cu2+ +2 H2O 电解 2Cu + O2 f +4H+2 Cu(NO3)2 +2 H2O 电解 2Cu + O2 f +4HNO3点拨：以惰性电极电解电解质水溶液，分析电解反应的一般步骤：(1) 分析电解质水溶液的组成，找全离子并分为阴、阳离子两类：(2) 分别对阴阳离子排出放电和得电子顺序，写出两极上得电极反应式：(3) 合并两个电极反应式得出电解反应的总化学方程式或离子方程式。例2、右图中x、y分别是直流电源的两极，通电后发现。极板质量增加，小极板处有无色无臭a极板b极板x电极Z溶液A锌石墨负极CuSO4B石墨石墨负极NaOHC银铁正
6、极AgNO3D铜石墨负极CuCl2气体放出，符合这一情况的是(A )AgNO3 溶液5.00%H2S04解析：通电后a极板增重，表明溶液中金属阳离子在a极板上放电，发生还原反应析出了金 属单质，因此可确定a极板是电解池的阴极，与它相连接的直流电源的x极是负极。选项C 中x极为正极，故C不正确。A中电解液为CuSO4溶液，阴极a板上析出Cu而增重，阳极 b板上由于OH-离子放电而放出无色无臭的O2,故A正确。B中电解液为NaOH溶液，通 电后阴极a上应放出H2, a极板不会增重，故B不正确。D中电解液为CuCl2溶液，阴极a 板上因析出Cu而增重，但阳板b板上因Cl-离子放电，放出黄绿色有刺激性
7、气味的Cl2,故 D不正确。例3：右图中电极a、b分别为Ag电极和Pt电极， 电极c、d都是石墨电极。通电一段时间后，在c、 d两极上共收集到336mL (标准状态)气体。回 答：(1) 直流电源中，M为 极。(2) Pt电极上生成的物质是，其质量为g。(3) 电源输出的电子，其物质的量与电极b、c、d分别生成的物质的物质的量之比为：2：:。（4）AgNO3溶液的浓度（填增大、减小或不变。下同）, AgNO3溶液的pH_ ，H2SO4溶液的浓度，H2SO4溶液的pH。（5）若H2SO4溶液的质量分数由5.00%变为5.02%，则原有5.00%的H2SO4溶液为。解析：电解5.00%的稀H2SO
8、4，实际上是电解其中的水。因此在该电解池的阴极产生H2， 阳极产生O2,且V（hJ： V（O2 ）= 2 : 1。据此可确定d极为阴极，则电源的N极为负极， M极为正极。在336mL气体中， V（H ）= 2 x 336 = 224mL ，为 0.01mol，23V（O ）= 1 x 336 = 112mol，为 0.005mol。说明电路上有 0.02mol 电子，因此在 b 极（Pt、 23阴极）产生 Ag: 0.02 x 108 = 26g，即 0.02mol 的 Ag。则 n（e） : n（Ag） : n（O2） : n（H2）= 0.02 : 0.02 : 0.005 : 0.01=
9、2 : 2 : 1 : 1.2由Ag （阳）电极、Pt （阴）电极和AgNO3溶液组成的电镀池，在通电一定时间后，在 Pt电极上放电所消耗溶液中Ag+离子的物质的量，等于Ag电极被还原给溶液补充的Ag+离 子的物质的量，因此AgNO3不变，溶液的pH也不变。电解5.00%的H2SO4溶液，由于其 中的水发生电解，因此H2SO4增大，由于H+增大，故溶液的pH减小。设原5.00%的H2SO4溶液为xg，电解时消耗水0.01 X 18 = 0.18g，贝h 5.00%x = 5.02% =（x - 0.18），解得：x = 45.18g。答案：（1）正；（2） Ag、2.16； （3） 2 : 1
10、 : 1； （4）不变、不变、增大、减小；（5）45.18。例4：室温下，用惰性电极电解V mL某二价金属的硫酸盐溶液一段时间后，阴极有m mg 金属析出，溶液的pH值由6.5变为2.0（电解前后溶液体积的变化可忽略不计），析出金属的 原子量的数字表达式为（A ）200m100mB. Y2x105m C.1 x 105 m D.m 解析：该二价金属的物质的量为-m电路上流过的电子的物质的量为-X2O此电解为混Mmm合电解，故产生的H+的物质的量即为电子的物质的量X2，由此可得：X2=10-2XMM200mV，M=。应选 Ao例5：电解饱和KCl溶液1.5 L，当生成的氯气完全被过量的AgNO3
11、溶液吸收后，得到沉 淀0.4305 g。若原电解液的体积变化忽略不计时，电解后溶液的pH值为（C ）A. 10.3B. 11C. 11.3D. 12.3解析：0.4305 g AgCl沉淀为0.003 mol，由此可知电子的物质的量为0.0015 mol，KCl溶液的电解为混合电解，故OH一的浓度为0.0015 mol / L , H+浓度为7.3X10-12 mol / L ,由此可 看出应选C。三、考点强训一、选择题：(B )1. (05全国卷I)关于电解NaCl水溶液，下列叙述正确的是A. 电解时在阳极得到氯气，在阴极得到金属钠B. 若在阳极附近的溶液中滴AKI试液，溶液呈棕色C. 若在
12、阴极附近的溶液中滴入酚欧试液，溶液呈无色D. 电解一段时间后，将全部电解液转移到烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性(D )2、(2005天津卷)2、金属镍有广泛的用途。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+VNi2+VCu2+)A阳极发生还原反应，其电极反应式：Ni2+2e-=NiB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+和Zn2+D 电解后，电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt(A )3. 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，Z极上 有H2放出；若
13、电解丫2+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. XZYMB. XYZMC. MZXYD. XZMY(A )4.右图中x、j分别是直流电源的两极，通电后发现a极板质量增加，小极板处有无色 无臭气体放出，符合这一情况的是a极板b极板x电极Z溶液A锌石墨负极CuSO4B石墨石墨负极NaOHC银铁正极AgNO3D铜石墨负极CuCl2电流方向直流电源(BC )5.(03上海)右图是电解CuCl2溶液的装置，其中 c、d为石墨电极，则下列有关判断正确的是A. a为负极，b为正极B. a为阳极，b为阴极C. 电解过程中，d电极质量增加D.
14、电解过程中，氯离子浓度不变(C )6. (05江苏)高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池能长时 间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为：放电3Zn + 2K2FeO4 + 8H2O 充电 3Zn(OH)2 + 2Fe(OH)3 + 4KOH下列叙述不正确的是A. 放电时负极反应为：Zn2e +2OH= Zn(OH)2B. 充电时阳极反应为：Fe(OH)3 3e + 5 OH = FeO2 + 4H2OC. 放电时每转移3 mol电子，正极有1mol K2FeO4被氧化D .放电时正极附近溶液的碱性增强(A) 7、用惰性电极电解某溶液时，发现两极只有日2和O2生成，则电 解一段时间后，若电解前后温度变化忽略不计，下列有关溶液叙述正确 的有该溶液的pH可能增大 该溶液的pH可能减小该溶液的pH可能不变该溶液的浓度可能增大该溶液的浓度可能不变金属异我D.只有A .B.只有C.只有 (AD)8. (04广西)pH=a某电解质溶液中，插入两支惰性电极通直流电一段时间后，溶液的 pHa，则该电解质可能是A. NaOH B. H2SO4 C. AgNO3 D. Na2SO4间(C )9.用惰性电极电解下列物质的溶液，经过一段时间，溶液的物质的量浓度增大，pH减 小的是A
