电解池阴阳极判断方法(学习电化学的注意点)

一、 原电池
⒈ 正负极判断
⑴ 负极: 活泼金属,易失电子,化合价升高,发生氧化反应。
⑵ 正极:较不活泼金属,易得电子,化合价降低,发生还原反应。
如不是金属,则用石墨作电极,把参与反应的物质通入电极。
特殊的要把具体的电解质溶液考虑分析,如:Cu、Fe(Al)、浓硝酸在常温下构成原电池,Cu作负极,因为Fe(Al)遇浓硝酸会钝化,尽管Fe(Al)比Cu活泼。
Mg、Al、NaOH溶液构成原电池,Al作负极,因为Al和NaOH溶液反应,尽管Mg比Al活泼。
⒉ 原电池中的三个方向:
⑴ 电子方向:从负极流出沿外电路导线流入正极;
⑵ 电流方向:从正极沿导线流向负极;
⑶ 离子的迁移方向:电解质溶液中,阴离子向负极迁移,阳离子向正极迁移。
⑷ 电子流向的分析方法:
改变条件,平衡移动;
平衡移动,电子转移;
电子转移,判断区域;
根据区域,判断流向;
根据流向,判断电极。
⒊ 电极反应
⑴ 负极:失电子,化合价升高,发生氧化反应;
⑵ 正极:得电子,化合价降低,发生还原反应;
⒋ 正确书写电池反应式
⑴ 先确定原电池的正负极,列出正负极上的反应物质,并标出相同数目电子的得失。
(2) 根据氧化还原反应原理写出电极反应式
①负极反应:注意负极反应生成的阳离子与电解质溶液中的阴离子是否共存。若不共存,则该电解质溶液中的阴离子应写入负极反应式。
负极生成的金属离子在碱性溶液中能与OH-反应生成难溶性碱,如在碱性条件下,钢铁腐蚀中负极生成的Fe2+与溶液中的OH-结合生成Fe(OH)2;
②正极反应:若正极上的反应物质是O2时:
若电解质溶液为中性或碱性,则水必须写入正极反应式中,且O2生成OH-,
写为O2+2H2O+4e-=4OH-;
若电解质溶液为酸性,则H+必须写入正极反应式中,O2生成水。
写为O2+4H++4e-=2H2O。
⑶ 写出电池总反应方程式
结合电子守恒将正负极电极反应式相加即得到电池总反应方程式。
(4) 若已知电池反应的总反应式,可先写出较易书写的一极的电极反应式, 然后在电子守恒的基础上,总反应式减去较易写出的一极的电极反应式,即得到较难写出的另一极的电极反应式。
(5) 书写电极方程式时,正负极的判断是关键,看两极与电解质溶液得、失电子而快速推断出正、负极,同时还应充分注意介质与电极生成物的反应:
⒌ 理解原电池的工作原理的注意点
⑴ 只有自发的氧化还原反应,放热反应才能通过设计成原电池将化学能转化为电能。
⑵ 在原电池装置中,电子由负极经导线向正极,阳离子在正极上获得电子,通过电路中的电子和溶液中的离子的移动而形成回路,传导电流。
⑶ 不论在原电池还是在电解池中,电子并不进入溶液也不能在溶液中迁移。
⑷ 原电池负极失去电子的总数等于正极得到电子的总数。
⑸ 原电池闭合回路的形成有多种方式,可以是导线连接两个电极,也可以是两电极相接触。
⑹ 写电极反应式是要把电解质和水考虑进去;
⑺ 原电池将一个完整的氧化还原反应分为两个半反应,负极发生氧化反应,正极发生还原反应,一般将两个电极反应中得失电子的数目写为相同,相加便得到总反应方程式。
⑻ 阴离子要移向负极,阳离子要移向正极。这是因为:负极失电子,生成大量阳离子积聚在负极附近,致使该极附近有大量正电荷,所以溶液中的阴离子要移向负极;正极得电子,该极附近的阳离子因得电子生成电中性的物质而使该极附近带负电荷,所以溶液中的阳离子要移向正极。
⑼ 当氧化剂得电子速率与还原剂失电子速率相等时,可逆反应达到化学平衡状态,电流表指针示数为零;当电流表指针往相反方向偏转,暗示电路中电子流向相反,说明化学平衡移动方向相反。
⑽ 不参与电极反应的离子从微观上讲发生移动,但从宏观上讲其在溶液中各区域的浓度基本不变。
⑾ 若有交换膜,离子可选择性通过交换膜,如阳离子交换膜,阳离子可通过交换膜移向正极。
⑿ 若反应为可逆反应,改变条件,平衡移动方向改变时电流方向也改变,正、负极颠倒。
二、电解池
⒈ 阴、阳极的判断
⑴ 阳极:与电源正极相连、发生氧化反应、阴离子移向的一极。
⑵ 阴极:与电源负极相连、发生还原反应、阳离子移向的一极。,
⒉ 电极反应
⑴ 阴极:得电子,化合价降低,发生还原反应;
⑵ 阳极:失电子,化合价升高,发生氧化反应。
⒊ 电子和离子的移动方向
⑴ 电子:从电源负极流出,流向电解池阴极;从电解池的阳极流出后流向电源的正极。
⑵ 离子:阳离子移向电解池的阴极,阴离子移向电解池的阳极。
⒋ 电极产物的判断
⑴ 阳极产物的判断
首先看电极,若是活性电极(一般是除Au、Pt外的金属),则电极材料本身失电子,电极被溶解形成阳离子进入溶液;若是惰性电极(如石墨、铂、金等),则根据溶液中离子放电顺序加以判断。阳极放电顺序:
金属(一般是除Au、Pt外的金属)>S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根>F-。
⑵ 阴极产物的判断
直接根据溶液中阳离子放电顺序加以判断。阳离子放电顺序:
Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+
⒌ 电解方程式的书写
⑴ 首先判断阴、阳极,分析阳极材料是惰性电极还是活泼电极。
① 如果阳极是活泼电极(金属活动顺序表Ag以前),则应是阳极失电子,阳极不断溶解,溶液中的阴离子不能失电子。
② 如果阳极是惰性电极(Pt、Au、石墨),则应是电解质溶液中的离子放电,应根据离子的放电顺序进行书写电极反应式。
⑵ 分析电解质水溶液的组成,找全离子并分成阴、阳两组(勿忘水溶液中的H+和OH-)。
⑶ 然后排出阴、阳两极的放电顺序。
⑷ 分析电极反应,判断电极产物,写出电极反应式,要注意遵循原子守恒和电荷守恒。
⑸ 最后写出电解反应的总化学方程式或离子方程式。
⒍ 理解电解池的工作原理的注意点
⑴ 处理有关电解池两极产物的问题,一定要先看电极是活性电极还是惰性电极。
① 活性电极在阳极放电,除Pt、Au之外的金属,要先于电解质溶液中的阴离子放电,即金属电极溶解生成相应的金属阳离子,此时阴离子在阳极不放电。
② 惰性电极,则只需比较溶液中定向移动到两极的阴阳离子的放电顺序即可。
⑵ 记牢阴、阳离子放电顺序:
在阴极上,某些阳离子的放电顺序:
Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+>……,
还要注意氧化性强弱,氧化性强的先放电。
在惰性阳极上,某些阴离子的放电顺序:
S2->I->Br->Cl->OH->……,
还要注意还原性强弱,还原性强的先放电。
⑶ 根据阳离子放电顺序判断阴极产物时,要注意下列三点:
① 阳离子放电顺序表中前一个c(H+)与其他离子的浓度相近,后一个c(H+)很小,来自水的电离;
② Fe3+得电子能力大于Cu2+,但第一阶段只能被还原到Fe2+
③ Pb2+、Sn2+、Fe2+、Zn2+控制一定条件(即电镀)时也能在水溶液中放电;
Al3+、Mg2+、Na+、Ca2+、K+只有在熔融状态下放电。
⑷ 电解反应是非自发的氧化还原反应,吸热反应。