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电解时电极产物的判断

电解时电极产物的判断是电解原理中的难点也是考试的重点，但是只要抓好以下几方面知识，也能化难为易。
一．理清基本概念
1．电极名称
阴极——与电源负极相连的极。
阳极——与电源正极相连的极。
2. 电极类别
电解时所用的电极分为两类：一类是惰性电极，只起导电的作用（如铂、石墨等），并不参与反应。另一类是活性电极（除铂、金及电解时很容易钝化的铅、铬外的金属），若活性电极为阴极也只起导电的作用；若为阳极则发生氧化反应的往往是电极本身。
3.放电顺序
阴离子失去电子而阳离子得到电子的过程叫放电。放电的顺序取决于离子的本性，也与离子的浓度及电极材料有关。具体如下：
阴极——无论是惰性电极还是活性电极均是溶液中的阳离子放电。常见阳离子放电顺序为：
K＋、Ca2＋、Na＋、Mg2＋、Al3＋、Zn2＋、Fe2＋、H＋、Cu2＋、Ag＋放电能力依次增强。（注意：Zn2＋、Fe2＋、H＋这三种离子的放电顺序并不是绝对的，还跟它们的浓度有关，如溶液中Zn2＋、Fe2+的浓度远远大于H＋得浓度则是Zn2＋、Fe2+放电。）
阳极——若是活性电极则电极本身失去电子，若是惰性电极，则溶液中阴离子放电。常见阴离子放电顺序如下：
S2- ＞ I-＞ Br - ＞ Cl- ＞ OH-＞ 含氧酸根离子
二．学会根据电解规律分析推断。以电解饱和CuSO4 溶液为例（惰性电极）。
通电前：第一步，分析溶液中的电解质，写出各电解质的电离方程式（包括电解质和水的电离），列出电解质溶液中存在的阴、阳离子Cu2+ 、SO42-、 H+ 、OH-。通电后：第二步，确定离子移动方向，阴离子向阳极移动，阳离子向阴极移动。即Cu2+ 、H+ 向阴极移动，SO42- 、OH- 向阳极移动。第三步判断阴、阳两极离子的放电顺序，阳极：阴离子失电子能力OH-＞SO42-， 所以OH- 失电子。阴极：阳离子得电子能力Cu2+＞H+ ，所以Cu2+ 得电子。第四步写出电极反应式：阳极：4OH- - 4e- = 2H2O + O2↑，阴极：2Cu2+ + 4e- = 2Cu。第五步电解结果分析（包括两极现象、水的电离平衡、离子浓度、溶液的酸碱性、p H变化等）阴极上有红色铜析出，阳极上有气体产生，且生成的气体能使带火星的木条复燃。由于阳极 O2的放出，使溶液中OH-浓度减小，促进水的电离平衡正向移动，溶液中的H+浓度增大，故pH值减小。
三．熟悉常见不同类型电解质溶液电解时各种变化情况。
（1）电解水型：水、含氧酸、强碱、活泼金属的含氧酸盐（如H2O 、H2SO4 、NaOH、K2SO4 等 ）的电解。
阴极：4H+ + 4e- = 2H2↑
阳极：4OH- - 4e- = 2H2O + O2↑
总反应：2H2O =2H2↑+ O2↑
电解后溶液中溶剂水减少，溶液中溶质的浓度增大。溶液PH的变化：活泼金属含氧酸盐如是强酸强碱盐（如K2SO4、NaNO3等）电解前后溶液均呈中性，PH无变化。如是强碱弱酸盐（如Na2CO3等）电解后溶液浓度增大，溶液中OH-的浓度增大，PH变大。强碱电解后溶液中OH-的浓度增大，PH变大。强酸电解后溶液中H+浓度增大PH减小。
（2）电解电解质型：无氧酸（HF除外）、不活泼的无氧酸盐（氟化物除外）（如HCl 、CuCl2 等）溶液的电解。
阴极：2H+ +2e- = H2↑
阳极：2Cl- - 2e- = Cl2 ↑
总反应：2HCl= H2↑+ Cl2↑
电解后溶液中溶质的浓度减小，PH均增大
（3）电解水和电解质型：①活泼金属的无氧酸盐（氟化物除外）（如NaCl）溶液的电解。
阴极：2H+ +2e- = H2↑
阳极：2Cl- -2e- = Cl2↑
总反应：2NaCl + 2H2O =2NaOH + H2↑+Cl2↑
由于阴极 H2的放出，使溶液中H+浓度减小，促进水的电离平衡正向移动，溶液中的OH-浓度增大，故pH值增大。
②不活泼金属的含氧酸盐（如CuSO4 、AgNO3 等）溶液的电解。
阴极：4Ag+ + 4e- = 4Ag
阳极：4OH- - 4e- = 2H2O + O2↑
总反应：4AgNO3 + 2H2O =4Ag + O2↑+ 4HNO3
由于阳极 O2的放出，使溶液中OH-浓度减小，促进水的电离平衡正向移动，溶液中的H+浓度增大，故pH值减小。
（4）电解离子化合物（熔融的NaCl 、Al2O3 等）
阴极：2Na + + 2e- =2 Na
阳极：2Cl-- 2e- = Cl2↑
总反应：2NaCl= Na + Cl2 ↑
另外，在电镀池中镀层金属做阳极，待镀金属做阴极，电解质溶液含有镀层金属阳离子。（如：在铁表面镀铜，则铜作阳极，铁作阴极，硫酸铜溶液作电解质溶液。）
例.下图所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放100g 5.00%的NaOH溶液、足量的CuSO4溶液和100g 10.00%的K2SO4溶液，电极均为石墨电极。
接通电源，经过一段时间后，测得丙中K2SO4浓度为10.47%，乙中c电极质量增加。据此回答问题：
①电源的N端为 极；
②电极b上发生的电极反应为 ；
③列式计算电极b上生成气体在标准状况下得体积 ；
④电极c的质量变化是 g；
⑤电解前后各溶液的酸、碱性大小是否发生变化，简述其原因：
甲溶液 ；
乙溶液 ；
丙溶液 ；
（2）如果电解过程中铜全部析出，此时电解能否继续进行，为什么？

解析： （1）①乙中C电极质量增加，则c处发生的反应为：Cu2＋+2e－=Cu，即C处为阴极，由此可推出b为阳极，a为阴极，M为负极，N为正极。丙中为K2SO4，相当于电解水，设电解的水的质量为xg。由电解前后溶质质量相等有，100×10%=（100-x）×10.47%，得x=4.5g，故为0.25mol。由方程式2H2+O2 2H2O可知，生成2molH2O，转移4mol电子，所以整个反应中转化0.5mol电子，而整个电路是串联的，故每个烧杯中的电极上转移电子数是相等的。②甲中为NaOH，相当于电解H2O，阳极b处为阴离子OH－放电，即4OH－-4e－=2H2O + O2↑。③转移0.5mol电子，则生成O2为0.5/4=0.125mol，标况下的体积为0.125×22.4=2.8L。④Cu2＋+2e－=Cu，转移0.5mol电子，则生成的m(Cu)=0.5/2 ×64 =16g。⑤甲中相当于电解水，故NaOH的浓度增大，pH变大。乙中阴极为Cu2＋放电，阳极为OH－放电，所以H＋增多，故pH减小。丙中为电解水，对于K2SO4而言，其pH几乎不变。（2）铜全部析出，可以继续电解H2SO4，有电解液即可电解。
答案：
（1）①正极 ②4OH－-4e－=2H2O + O2↑。③2.8L ④16g ⑤甲增大，因为相当于电解水；乙减小，OH－放电， H＋增多。丙不变，相当于电解水。
(2)可以 因为CuSO4溶液已转变为H2SO4溶液，反应也就变为水的电解反应

1.以铁为阳极，铜为阴极对足量的NaOH溶液电解，一段时间后，得到了2 mol Fe(OH)3
固体，那么此间共消耗了水 ( )
A．3mol； B．4mol； C．5mol； D．6mol；
2.用惰性电极电解下列物质水溶液一段时间后，再加入一定质量的另一种物质（括号内），溶液能与原来溶液完全一样的是 （ ）
A．CuCl2（CuO） B．NaOH（NaOH） C．NaCl（NaCl） D．CuSO4（CuO）
3.LiFePO4电池具有稳定性高、安全、对环境友好等优点，可用于电动汽车。电池反应为：FePO4+Li LiFePO4，电池的正极材料是LiFePO4，负极材料是石墨，含Li+导电固体为电解质。下列有关LiFePO4电池说法正确的是（ ）
A.可加入硫酸以提高电解质的导电性
(甲)
(乙)
(丙)
(丁)
B．放电时电池内部Li+向负极移动.
C．充电过程中，电池负极材料的质量减少
D．放电时电池正极反应为FePO4+Li++e-=LiFePO4
4.如下图所示的装置，C、D、E、F、X、Y都是
惰性电极。将电源接通后，向(乙)中滴入酚酞溶液，
在F极附近显红色。则以下说法正确的是( )
A．电源B极是正极
B．(甲)、(乙)装置的C、D、E、F电极均有单质生成，其物质的量比为1∶2∶2∶2
C．欲用(丙)装置给铜镀银，H应该是Ag，电镀液是AgNO3溶液
D．装置(丁)中X极附近红褐色变浅，说明氢氧化铁胶粒带负电荷
5.Cu2O是一种半导体材料，基于绿色化学理念设计的制取.Cu2O的电解池示意图如下，点解总反应：2Cu+H2O==Cu2O+H2。下列说法正确的是( )
A.石墨电极上产生氢气
B.铜电极发生还原反应
C.铜电极接直流电源的负极
D.当有0.1mol电子转移时，有0.1molCu2O生成。
6.把分别盛有熔融的氯化钾、氯化镁、氯化铝的三个电解槽串联，在一定条件下通电一段时间后，析出钾、镁、铝的物质的量之比为（ ）
A.1:2:3 B.3:2:1 C.6:3:1 D.6:3:2
练习答案：1.C 2.D 3.D 4.B 5.A 6.D