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谈谈原电池与电解池的判别

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  摘 要:原电池和电解池是氧化还原反应的重要表现形式,正确判定原电池正负极。电解池的阴极接外电源的负极,阳极接外电源的正极,电解池的阴极发生还原反应,而阳极发生氧化反应。
  关键字:原电池;正负极;电解池;阴阳极;电解质溶液;氧化反应;还原反应
  一、在电解过程中正负极的判定
  判定原电池正负极的方法通常有以下几种方法。1、观察原电池的两极的电极材料,通常情况下, 两极的电极材料由两种不同金属插在电解质溶液中,这样构成的原电池时,我们选择较活泼的金属,该金属电极就为负极。不过也有例外, 如:镁-铝原电池,电解质溶液为氢氧化钠溶液时,却是相对不活泼的Al作负极,而是相对活泼的Mg作正极。因此更准确的判断,应为发生电极反应的那一极为负极。由于镁-铝原电池,电解质溶液为氢氧化钠溶液时,发生电极反应的是Al电极,所以Al电极应为负极。2、如果我们能判断出原电池中的电流方向(电子流动方向),我们也可以据此判断,这是因为电子流动方向是由原电池的负极流向正极,而电流方向是由原电池的正极流向负极的,所以电流流入(电子流出)的一极是负极。3、如果我们能判断出原电池的电解质溶液中阴阳离子移动方向,也可据此判断。这是因为在原电池的电解质溶液中,阳离子总是移向原电池的正极的,阴离子总是流向原电池的负极的。因此,阳离子移向哪一极的,那么这一极就为正极,阴离子移向哪一极的,那么这一极就为阴极。4、如果我们能判断出原电池的电极上发生的反应,我们也可据此判断。这是因为,原电池的正极是发生还原反应的,负极是发生氧化反应的。如:Zn与石墨为原电池的两极,CuSO4溶液位电解质溶液,构成的原电池,一段时间后,石墨电极上有紫红色的固体析出,这就说明石墨电极为原电池的正极,(Cu2+→Cu,是发生还原反应的)。
  二、电解池阴阳极的判定
  电解池的阴极接外电源的负极,阳极接外电源的正极,电解池的阴极发生还原反应,而阳极发生氧化反应。因此电解池阴阳极的判定可以用十六字口诀来判断。1、阴得阳失:电解池电解时,电解池的阴极是得电子的,阴极发生的反应是还原反应,电解池的阳极是失电子的,阳极发生的反应是氧化反应。2、阴精阳粗:这个是专指用电解法精炼铜时,阴极用精铜作电极,阳极用粗铜作电极,电解过程中,阳极是会逐渐被溶解,阴极逐渐由铜析出。3、阴碱阳酸:在电解过程中,不活泼金属的含氧酸盐会在阳极处生成酸,而活泼金属的无氧酸盐会在阴极处生成碱。4、阴固阳气:在电解过程中,阴极往往回生成固体物质和还原性气体(如氢气),而阳极则生成氧化性强的气体(如氧气)。
  例如:用石墨(惰性)电极电解水的电解反应时,分析其阴阳极和电极反应式。
  分析:水作为电解质,所以溶液中有H+、OH-。与电源正极相连的石墨电极为阳极,OH-在阳极放电,发生氧化反应,阳极:(1)4OH--4e-=O2↑+2H2O。与电源负极相连的石墨电极为阴极,H+在阴极放电,发生还原反应。阴极:(2)2H++2e-=H2↑( 或4H++4e-=2H2↑),两式相加得到总的反应式:2H2O=O2↑↑+2H2↑,反应条件是电解。
  三、多池串联时怎么判断原电池和电解池
  多池串联时,首先要准确判断出哪个是原电池,哪个是电解池。一般的思路是通过观察看看哪个池里面能够自发进行的氧化还原反应,那么这个池就可以断定为原电池,其它池都为电解池。在解题时,还可以从电极上入手,一般有活泼电极的那个池为原电池,其它的池都为电解池,,一般情况下电解池是有两个惰性电极,(如两个铂电极或两个石墨电极),原电池是两个不同的金属电极或一个金属电极,一个石墨电极。往往较活泼的金属电极为原电池的负极。
  四、电解池的电解规律
  1.(1)惰性电极(如石墨电极)电解酸溶液、碱溶液和盐溶液时,大体上可以分为四种情况:第一种是电解水型(如电解硫酸溶液或氢氧化钠溶液)、第二种是分解电解质型(如电解氯化铜溶液)、第三种是放氢气(H2)生成碱(如电解氯化钠溶液)、第四种是放氧气(O2)生酸,(如电解硫酸铜溶液)等。(2)阴阳离子的放电按顺序:
  阳极:金属阳极(Au、Pt除外)>S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根离子和F-。
  阴极:Ag+>Hg+>Fe3+>Cu2+>Pb2+>H+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>(H+)>Mg2+>Na+>Ca2+>K+。这个要牢记。(3)规律:①阴极越在前边的微粒,它们的还原性强,所以要优先放电(优先失去电子)。当然是在溶液中,有水时,含氧酸根离子和F-永远没有机会放电(失去电子)。阳极有两种情况,第一,若电极是活性电极,一般是活性电极上的金属失去电子,电解液中的阴离子不放电。第二,若阳极电极是惰性电极电极,越在前边的微粒,它们的氧化性越强,所以要优先放电(优先得到电子)。当然是在溶液中,有水时,一般H+后面的离子就没有机会得到电子。2.电解后电解质溶液的复原的原则是出什么,就要加什么。例如电解硫酸铜(CuSO4)溶液,阴极出铜(Cu)阳极出氧气,所以是相当于少了CuO,要是电解质溶液复原,所以要加氧化铜(CuO)。
  参考文献:
  [1]孙向东;“三池”对比学习,构造原理清晰[J];中学生数理化(高二版);2008年11期。
  [2]杨靖鸣;原电池与電解池电极名称的确定[J];湖南教育;1981年05期。
  [3]杨俊国;逆向思维化解原电池和电解池试题的难点[J];数理化学习;2010年05期。
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