电解池放电阶段性例题探究
长治县五中：车志飞
【摘要】电化学理论是中学化学基本理论之一，是中学化学的重点和难点。电解属于电化学的知识范畴，是中学化学理论体系不可缺少的一部分，而电解池中有关放电顺序的教学是电化学的难点和重点，在阴阳两极放电时要注意放电的阶段性，同一电极某一离子放电后可能还有其他的离子放电，在此通过对3道典型例题的探究，以求抛砖引玉，希望对同行们有所帮助。
【关键词】电解池 阴极 阳极 放电 阶段性 例题分析
【中图分类号】G633.8 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2013）02-0183-01 在学习了电解池的相关知识后，许多同学在处理电解的问题时往往只注意到了电解池中某个电极一个离子的放电情况，不能注意某个电极有几个离子先后放电的问题，造成处理一些问题时犯错误，下面通过三 道例题的分析希望对各位同学有所帮助。首先对电解的一些基础知识进行梳理。
电解池：把电能转化为化学能的装置。
惰性电极：C、Pt、Au等，仅导电，不参与反应。
活性电极：Fe、Cu、Ag等，既可以导电，又可以参与电极反应。
在电解池中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： Ag+> Hg 2+> Fe3+> Cu2+>H+> Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>Al3+>Mg2+>Na+ >Ca 2+ >K+
位于前边的氧化性强的微粒优先得到电子。
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->NO3->SO42-（等含氧酸根离子）>F-
位于前边的还原性强的微粒优先失去电子，若是非惰性电极作阳极，则是电极本身失电子。
下面我主要从阴极，阳极都是惰性电极时放电问题进行探究：在电解池中某一电极上一个离子放电后可能还有其他的离子放电所以在处理一些问题时要注意电解的阶段性。如含Cl-的溶液中Cl-电解完后继续通电会使OH-放电，Cu2+在阴极上被电解完后溶液中的H+又会放电等。并且在处理一些问题时要注意电解池中相同时间内各电极转移电子数相等。 例1：用铂电极电解CuSO4和KNO3的混合溶液500 mL，经过一段时间后，两极均得标准状况下11.2 L的气体，则原混合溶液中CuSO4的物质的量浓度为（ ）。
A. 0.5 mol/L B. 0.8 mol/L C. 1.0 mol/L D. 1.5 mol/L
分析过程：
阳极电极反应： 因为OH-放电能力强于含氧酸根离子，所以阳极为OH-放电 4OH--4e-=2H2O+O2↑
所以阳极11.2升气体为氧气，为0.5molO2；
根据电极方程式可知阳极失去2mol电子。
阴极电极反应：因为阴极有11.2升气体产生，所以首先发生的是Cu2++2e-=Cu，当铜离子放电完毕后要考虑溶液中H+的放电2H++2e-=H2↑，两电极物质得失电子数相等，根据电极方程式可知在生成0.5molH2气时得到了1mol电子，那么铜离子应该得到1mol电子，通过电极方程式计算可知Cu2+为0.5mol ，由于n（CuSO4）=n（Cu2+）=0.5 mol，所以CuSO4溶液的物质的量浓度=0.5mol/0.5L=1.0 mol/L。
例2：用惰性电极电解含有0.1mol CuCl2和0.1mol NaBr混合溶液，电路中共0.4mol电子转移，分析其中电解过程。
【解析】解决电解问题的分析思路是：
（1） 电解质溶液中的离子是什么？
考虑CuCl2、NaBr和水的电离，溶液中有阳离子Cu2+、Na+、H+，阴离子Cl-、Br-、OH-；
（2） 通电后离子的移动方向是什么？
阳离子Cu2+、Na+、H+移向阴极，阴离子Cl-、Br-、OH-移向阳极；
（3） 离子移动到电极后放电的顺序是什么？产物是什么？
根据阴离子放电顺序：Br->Cl->OH-，阳极产物依次是Br2、Cl2、O2；
根据阳离子放电顺序：Cu2+>H+>Na+（不放电），阴极产物依次是Cu、H2；
（4） 定量计算
阳极：2Br--2e-=Br2 0.1molBr-共转移0.1mole- 生成0.05 mol Br2
2Cl--2e-=Cl2 0.2molCl-共转移0.2mole- 生成0.1mol Cl2
4OH--4e-=O2+2H2O 0.1mol OH-共转移0.1mole-，生成0.025mol O2
阴极：Cu2++2e-=Cu 0.1molCu2+共转移0.2mole- 生成0.1 mol Cu
2H++2e-=H2 0.2molH+共转移0.2mole- 生成0.1 mol H2
最终溶液为含0.1mol NaOH的溶液。
例3：将等物质的量的KI和CuCL2溶于水， 用惰性电极电解，该电解反应可分为____阶段。（填表不一定填满）
分析过程：设KI和CuCL2都为1mol，则溶液中有1molK+，1molI-，1molCu2+，2molCL- 在阳极上放电顺序为：I->CL->OH-
阴极上放电顺序为：Cu2+>H+>K+
第一阶段：阳极2I--2e-=I2 ， 阴极 Cu2++2e-=Cu
所以第一阶段相当于电解CuI2溶液。当1molI-完全放电时失去了1mol电子，通过计算可知在阴极反应了0.5molCu2+，溶液中剩余0.5molCu2+。
第二阶段：阳极2CL--2e-=CL2 ，阴极Cu2++2e-=Cu
所以第二阶段相当于电解CuCL2溶液。当溶液中的0.5molCu2+完全放电时得到了1mol电子，通过计算可知在阳极有1molCL-放电，溶液中还剩余1molCL-。
第三阶段：阳极CL--2e-=CL2 ， 阴极2H++2e-=H2
所以第三阶段相当于电解HCL溶液。
第四阶段：当溶液中的CL-放电完毕后，阳极变为水中的OH-放电
阳极 4OH--4e-=2H2O+O2 ， 阴极2H++2e-=H2
所以第四阶段相当于电解KOH溶液。
经过以上分析可知上面溶液的电解分为四个阶段，在分析问题时要注意溶液中每一电极的放电顺序，进行定量分析，在考虑离子的放电顺序时不要忽视水产生的OH-和H+只有这样才能完整作答。
电解池中有关某一电极放电顺序的问题是高考中的常考点，同学们在处理相关问题时要注意放电的阶段性，避免处理问题时出现考虑不全的情况，通过上面的例题分析以期望对同学们的学习有所帮助。
参考文献：
[1]刘怀乐.[J].化学教育，2002，23（3）： 38-39
[2]诸松渊（江苏无锡二中特级教师）.电化学复习[N].山西科技报；2002年
[3]张红雷.浅谈电化学教学中理化知识的结合[N].学知报；2010年
电解池放电阶段性例题探究
长治县五中：车志飞
【摘要】电化学理论是中学化学基本理论之一，是中学化学的重点和难点。电解属于电化学的知识范畴，是中学化学理论体系不可缺少的一部分，而电解池中有关放电顺序的教学是电化学的难点和重点，在阴阳两极放电时要注意放电的阶段性，同一电极某一离子放电后可能还有其他的离子放电，在此通过对3道典型例题的探究，以求抛砖引玉，希望对同行们有所帮助。
【关键词】电解池 阴极 阳极 放电 阶段性 例题分析
【中图分类号】G633.8 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2013）02-0183-01 在学习了电解池的相关知识后，许多同学在处理电解的问题时往往只注意到了电解池中某个电极一个离子的放电情况，不能注意某个电极有几个离子先后放电的问题，造成处理一些问题时犯错误，下面通过三 道例题的分析希望对各位同学有所帮助。首先对电解的一些基础知识进行梳理。
电解池：把电能转化为化学能的装置。
惰性电极：C、Pt、Au等，仅导电，不参与反应。
活性电极：Fe、Cu、Ag等，既可以导电，又可以参与电极反应。
在电解池中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： Ag+> Hg 2+> Fe3+> Cu2+>H+> Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>Al3+>Mg2+>Na+ >Ca 2+ >K+
位于前边的氧化性强的微粒优先得到电子。
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->NO3->SO42-（等含氧酸根离子）>F-
位于前边的还原性强的微粒优先失去电子，若是非惰性电极作阳极，则是电极本身失电子。
下面我主要从阴极，阳极都是惰性电极时放电问题进行探究：在电解池中某一电极上一个离子放电后可能还有其他的离子放电所以在处理一些问题时要注意电解的阶段性。如含Cl-的溶液中Cl-电解完后继续通电会使OH-放电，Cu2+在阴极上被电解完后溶液中的H+又会放电等。并且在处理一些问题时要注意电解池中相同时间内各电极转移电子数相等。 例1：用铂电极电解CuSO4和KNO3的混合溶液500 mL，经过一段时间后，两极均得标准状况下11.2 L的气体，则原混合溶液中CuSO4的物质的量浓度为（ ）。
A. 0.5 mol/L B. 0.8 mol/L C. 1.0 mol/L D. 1.5 mol/L
分析过程：
阳极电极反应： 因为OH-放电能力强于含氧酸根离子，所以阳极为OH-放电 4OH--4e-=2H2O+O2↑
所以阳极11.2升气体为氧气，为0.5molO2；
根据电极方程式可知阳极失去2mol电子。
阴极电极反应：因为阴极有11.2升气体产生，所以首先发生的是Cu2++2e-=Cu，当铜离子放电完毕后要考虑溶液中H+的放电2H++2e-=H2↑，两电极物质得失电子数相等，根据电极方程式可知在生成0.5molH2气时得到了1mol电子，那么铜离子应该得到1mol电子，通过电极方程式计算可知Cu2+为0.5mol ，由于n（CuSO4）=n（Cu2+）=0.5 mol，所以CuSO4溶液的物质的量浓度=0.5mol/0.5L=1.0 mol/L。
例2：用惰性电极电解含有0.1mol CuCl2和0.1mol NaBr混合溶液，电路中共0.4mol电子转移，分析其中电解过程。
【解析】解决电解问题的分析思路是：
（1） 电解质溶液中的离子是什么？
考虑CuCl2、NaBr和水的电离，溶液中有阳离子Cu2+、Na+、H+，阴离子Cl-、Br-、OH-；
（2） 通电后离子的移动方向是什么？
阳离子Cu2+、Na+、H+移向阴极，阴离子Cl-、Br-、OH-移向阳极；
（3） 离子移动到电极后放电的顺序是什么？产物是什么？
根据阴离子放电顺序：Br->Cl->OH-，阳极产物依次是Br2、Cl2、O2；
根据阳离子放电顺序：Cu2+>H+>Na+（不放电），阴极产物依次是Cu、H2；
（4） 定量计算
阳极：2Br--2e-=Br2 0.1molBr-共转移0.1mole- 生成0.05 mol Br2
2Cl--2e-=Cl2 0.2molCl-共转移0.2mole- 生成0.1mol Cl2
4OH--4e-=O2+2H2O 0.1mol OH-共转移0.1mole-，生成0.025mol O2
阴极：Cu2++2e-=Cu 0.1molCu2+共转移0.2mole- 生成0.1 mol Cu
2H++2e-=H2 0.2molH+共转移0.2mole- 生成0.1 mol H2
最终溶液为含0.1mol NaOH的溶液。
例3：将等物质的量的KI和CuCL2溶于水， 用惰性电极电解，该电解反应可分为____阶段。（填表不一定填满）
分析过程：设KI和CuCL2都为1mol，则溶液中有1molK+，1molI-，1molCu2+，2molCL- 在阳极上放电顺序为：I->CL->OH-
阴极上放电顺序为：Cu2+>H+>K+
第一阶段：阳极2I--2e-=I2 ， 阴极 Cu2++2e-=Cu
所以第一阶段相当于电解CuI2溶液。当1molI-完全放电时失去了1mol电子，通过计算可知在阴极反应了0.5molCu2+，溶液中剩余0.5molCu2+。
第二阶段：阳极2CL--2e-=CL2 ，阴极Cu2++2e-=Cu
所以第二阶段相当于电解CuCL2溶液。当溶液中的0.5molCu2+完全放电时得到了1mol电子，通过计算可知在阳极有1molCL-放电，溶液中还剩余1molCL-。
第三阶段：阳极CL--2e-=CL2 ， 阴极2H++2e-=H2
所以第三阶段相当于电解HCL溶液。
第四阶段：当溶液中的CL-放电完毕后，阳极变为水中的OH-放电
阳极 4OH--4e-=2H2O+O2 ， 阴极2H++2e-=H2
所以第四阶段相当于电解KOH溶液。
经过以上分析可知上面溶液的电解分为四个阶段，在分析问题时要注意溶液中每一电极的放电顺序，进行定量分析，在考虑离子的放电顺序时不要忽视水产生的OH-和H+只有这样才能完整作答。
电解池中有关某一电极放电顺序的问题是高考中的常考点，同学们在处理相关问题时要注意放电的阶段性，避免处理问题时出现考虑不全的情况，通过上面的例题分析以期望对同学们的学习有所帮助。
参考文献：
[1]刘怀乐.[J].化学教育，2002，23（3）： 38-39
[2]诸松渊（江苏无锡二中特级教师）.电化学复习[N].山西科技报；2002年
[3]张红雷.浅谈电化学教学中理化知识的结合[N].学知报；2010年