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例谈判断电解池阴阳极"五法"

发布时间: 2022-12-21 18:32 发布单位: 江苏省宜兴第一中学 浏览量: 14891 【公开】

 求解有关电解试题时,常需要首先判断出电解池的阴阳极。现举例说明常用的五种判断方法,供参考。

    一、根据直流电源的正负极判断

    判断方法:在电解池中,与直流电源正极相连接的电极为电解池的阳极,与直流电源负极相连接的电极为电解池的阴极。直流电源“+”“-”的认定:竖直线长的一端为正极,竖直线短的一端为负极。

     如图1所示为电解CuCl2溶液的装置,其中XY

均为石墨电极。则下列判断正确的是(   )。

     A.X电极为阴极、Y电极为阳极

     B.X电极发生还原反应,Y电极发生氧化反应

     C.电解过程中,Cl-Y电极移动,Cu2+X电极移动

     D.电解过程中,X电极上逸出气体,Y电极质量增加

     解析   X电极与直流电源的正极相连接,Y电极与直流电源的负极相连接,则根据电解原理可知,X电极为电解池的阳极,Y电极为电解池的阴极,A项错误;电解CuCl2溶液的过程中,Cl-X电极(阳极)发生氧化反应生成Cl22Cl--2e- = Cl2),Cu2+Y电极(阴极)发生还原反应生成CuCu2++2e- = Cu);则X电极上逸出气体,Y电极质量增加,B项错误,D项正确;电解过程中,阴离子向阳极移动,阳离子向阴极移动,则Cl-X电极移动,Cu2+Y电极移动,C项错误,故答案为D

    二、根据电流方向(或电子流向)判断

    判断方法:在电解池中,电流流入(或电子流出)的电极为电解池的阳极,电流流出(或电子流入)的电极为电解池的阴极,即电流由阳极流入、阴极流出(或电子由阳极流出、阴极流入)或由电流方向(或电子流向)先判断出直流电源的正负极,然后判断出电解池的阴阳极。

    如图2所示是电解AgNO3溶液的装置,其中

cd均为石墨电极。则下列有关判断不正确的是(   )。

     A.c电极为电解池的阳极、d电极为电解池的阳极

     B.电解过程中,c电极上有氧气放出

     C.电解过程中,溶液中氢离子浓度不变

     D.电解过程中,d电极的质量增加

     解析   因在电解池中,电流由阳极流入、阴极流出,则c电极为电解池的阳极,d电极为电解池的阴极,A项正确;电解过程中,溶液中的OH-c电极上放电生成H2OO24OH--4e- = 2H2O+O2),则c电极上有氧气放出,B项正确;电解过程中,溶液中的Ag+d电极上放电生成AgAg++e-= Ag),则d电极的质量增加,D项正确;将阳极和阴极电极反应式叠加得电解的总反应式为

4AgNO3+2H2O4Ag+ O2↑+4HNO3

因电解过程中有HNO3生成,且由于溶剂水的量减少,则电解过程中溶液中的氢离子浓度变大,C项不正确。故答案为C

    三、根据电极反应类型判断

    判断方法:在电解池中,发生氧化反应的电极为电解池的阳极,发生还原反应的电极为电解池的阴极。

    采用电化学法还原CO2是一种使CO2资源化的方法,利用此法制备ZnC2O4的示意图如图3所示(电解质溶液不参与反应)下列说法正确的是(   )。

     A. Zn电极与直流电源的负极相连

     B.电解的总反应为2CO2+ ZnZnC2O4

     C. ZnC2O4在交换膜右侧生成

     D.通入11.2L CO2完全反应时,转移0.5mol电子

     解析   CO2制备ZnC2O4的过程中,碳元素的

化合价降低,CO2发生还原反应,则通入CO2Pb

电极是电解池的阴极;从而可知,Zn电极是电解池的阳极。根据电解原理可知,Zn电极与电源的正极相连,A项错误;在阳极(Zn电极)上Zn失去电子生成Zn2+Zn2+从阳极通过阳离子交换膜移向阴极,在阴极CO2得到电子生成C2O42-,则ZnC2O4在交换模左侧生成,C项错误;由上述分析可知,阴极反应式为2CO2+2e-=C2O42-,阳极反应式为Zn-2e-= Zn2+,将阴极反应式与阳极反应式叠加,得电解的总反应式为

2CO2+ZnZnC2O4

B项正确;由电解的总反应可知,通入2mol CO2完全反应时转移2mol电子则当通入标准状况下的11.2L(即0.5molCO2完全反应时转移0.5mol电子,但题中没有给出CO2气体所处的条件(温度和压强),11.2L CO2的物质的量不一定是0.5mol,其完全反应不一定转移0.5mol电子,D项错误。故答案为B

    四、根据电极质量变化判断

    判断方法:在电解过程中,电极质量增加的电极为电解池的阴极,另一电极为电解池的阳极。

    如图4所示xy分别是电源的两极,

通电后a极板质量增加,b极板上有无色无味的

气体放出,表1中符合此情况的是(   )。

1


a极板

b极板

x电极

Z溶液

A

Zn

Pt

负极

硫酸铜溶液

B

Pt

Pt

负极

氢氧化钠溶液

C

Ag

Fe

正极

硝酸银溶液

D

Cu

Pt

负极

氯化铜溶液

解析   因在电解过程中a极板质量增加,则a极板为电解池的阴极,b极板为电解池的阳极;而a极板(阴极)与直流电源的x电极相连接,则x电极为直流电源的负极,可排除C项;因电解过程中b极板(阳极)上有无色无味的气体放出,而电解CuCl2溶液会在阳极放出有刺激性气味的黄绿色气体(Cl2),则可排除D项;因电解NaOH溶液会在阴极放出H2(不会使a极板质量增加),则可排除B项;只有A项符合题意,故答案为A

    五、根据电极附近产生的现象判断

    判断方法:根据电解过程中电极附近所产生的外观现象,结合电极反应,通过分析所产生现象的原因,可判断出电解池的阴阳极。如电极附近的溶液遇石蕊试液变红的电极为电解池的阳极,另一电极为电解池的阴极,电极附近的溶液遇酚酞试液变红的电极为电解池的阴极,另一电极为电解池的阳极。

    如图5所示为某化学兴趣小组设计的黑笔写红字的趣味实验。滤纸先用NaCl溶液、无色酚酞试液的混合溶液浸湿,然后平铺在一块铂片上,接通直流电源后,用铅笔可在滤纸上写出红色字迹,下列判断正确的是(   )。

     A.铅笔端为电解池的阳极

     B.铂片上发生还原反应    

     C.铅笔端有少量的氯气产生

     D.b端是直流电源的正极。

     解析   电解NaCl溶液,阳极反应为2Cl--2e- = Cl2,阴极反应为2H++2e- = H2;则阴极附近的溶液显碱性,遇酚酞试液出现红色,则铅笔端作电解池的阴极,发生还原反应,有少量的氢气产生,AC项错误;铂片端作电解池的阳极,发生氧化反应(有少量的氯气产生)B项错误;因电解池的阳极与直流电源的正极连接,而铂片端为电解池的阳极,则b端是直流电源的正极,D项正确,故答案为D

 



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