在學習電解原理時,對于有水參與的電極反應式的書寫,有時要寫成H 或OH-放電形式,有時要寫成H2O的形式。對此,同學們感到困惑。現總結了如下規律,僅供參考。
一、分析問題
對于電解有水參與的電解質溶液有兩類,我們可先寫出其電極反應,分析一下有H 或OH-放電的電極反應中H 或OH-的來源,進一步探究有水參與的電極反應式的書寫規律。
1、電解水性(陽極為惰性電極)
⑴電解強堿溶液(如NaOH溶液)
其電極反應式分别為:
陽極反應:4OH--4e-=2H2O O2↑(OH-來自于NaOH的電離)
陰極反應:2H 2e-=H2↑(H 來自于水的電離)
因為陰極反應的H 來自于水的電離,2H2O==2H 2OH- ①,2H 2e-=H2↑②,兩式相加得2H2O 2e-=H2↑ 2OH-,所以其陰極反應還可以寫成2H2O 2e-=H2↑ 2OH-的形式。若要寫電解總反應式,其陰極反應必須寫成2H2O 2e-=H2↑ 2OH-的形式,根據電子守恒,将陰、陽兩極反應相加的電解總反應式為2H2O== 2 H2↑ O2↑。
⑵電解含氧酸溶液(如H2SO4溶液)
其電極反應式分别為:
陽極反應:4OH--4e-=2H2O O2↑(OH-來自于水的電離)
陰極反應:2H 2e-=H2↑(H 來自于H2SO4的電離)
因為陽極反應的OH-來自于水的電離,4H2O==4H 4OH- ①,4OH--4e-=2H2O O2↑②,兩式相加得2H2O-4e-=4H O2↑,所以其陽極反應還可以寫成2H2O-4e-=4H O2↑的形式。若要寫電解總反應式,其陽極反應必須寫成2H2O-4e-=4H O2↑的形式,根據電子守恒,将陰、陽兩極反應相加的電解總反應式為2H2O==2 H2↑ O2↑。
⑶電解活潑金屬的含氧酸鹽溶液(如Na2SO4溶液)
其電極反應式分别為:
陽極反應:4OH--4e-=2H2O O2↑(OH-來自于水的電離)
陰極反應:2H 2e-=H2↑(H 來自于水的電離)
因為陰極、陽極反應中的H 、OH-均來自于水的電離,則上述陽極反應還可以寫成2H2O-4e-=4H O2↑的形式,陰極反應還可以寫成2H2O 2e-=H2↑ 2OH-的形式。若要寫電解總反應式,其陽極反應必須寫成2H2O-4e-=4H O2↑的形式,陰極反應必須寫成2H2O 2e-=H2↑ 2OH-的形式,根據電子守恒,将陰、陽兩極反應相加的電解總反應式為2H2O==2 H2↑ O2↑。
故電解上述三類電解質溶液的實質都是電解水。
2、電解鹽和水型(陽極為惰性電極)
⑴電解活潑金屬的無氧酸鹽溶液(如NaCl溶液)
其電極反應式分别為:
陽極反應:2Cl--2e-=Cl2↑
陰極反應:2H 2e-=H2↑(H 來自于水的電離)
因為上述陰極反應的H 來自于水的電離,所以其陰極反應還可以寫成2H2O 2e-=H2↑ 2OH-的形式。若要寫電解總反應式,其陰極反應必須寫成2H2O 2e-=H2↑ 2OH-的形式,根據電子守恒,将陰、陽兩極反應相加的電解總反應式為2Cl- 2H2O==Cl2↑ H2↑ 2OH-。
⑵電解不活潑金屬的含氧酸鹽溶液(如CuSO4溶液)
其電極反應式分别為:
陽極反應:4OH--4e-=2H2O O2↑(OH-來自于水的電離)
陰極反應:Cu2 2e-= Cu
因為上述陽極反應的OH-來自于水的電離,所以其陽極反應還可以寫成2H2O-4e-=4H O2↑的形式。若要寫電解總反應式,其陽極反應必須寫成2H2O-4e-=4H O2↑的形式,根據電子守恒,将陰、陽兩極反應相加的電解總反應式為2Cu2 2H2O==2Cu 4H O2↑。
故電解上述兩類電解質溶液的實質都是鹽和電解水。
二、總結規律
通過上述有水參與的電解質溶液的電解原理分析,其電極反應式的書寫規律歸納如下:
1、在酸溶液中,陰極反應必須寫成H 放電的形式,陽極反應既可寫成OH-的放電形式,又可寫成H2O的形式(因為OH-來自于水的電離),如上述電解H2SO4溶液的電極反應。
2、在堿溶液中,陽極反應必須寫成OH-放電的形式,陰極反應既可寫成的H 放電形式,又可寫成H2O的形式(因為H 來自于水的電離),如上述電解NaOH溶液的電極反應。
3、在鹽溶液中,有水參與的電極反應,既可寫成的H 或OH-放電形式,又可寫成H2O的形式(因為H 或OH-來自于水的電離),如上述電解Na2 SO4、NaCl、CuSO4溶液的電極反應。
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