化学电解反应

Question

用 U 型试管
1）正极是铜，负极是碳，电解质溶液是稀硫酸，通电后会有什么现象，解释和反应式。
2）电解质溶液是氯化钠溶液加酚酞，正负两极都是碳，两边都放入酸碱试纸，通电后会有什么现象，解释和反应式。

Answer 1

首先纠正一下，电解池中的电极在化学中没有正负极的叫法，而是称之为阴阳极。

必备知识：
（1）在一般的电解条件下，水溶液中含有多种阳离子时，它们在阴极上放电的先后顺序是：Ag+＞Fe3+＞Hg2+＞Cu2+＞Pb2+>Sn2+>Fe2+＞Zn2+>H+>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+；水溶液中含有多种阴离子时，它们的惰性阳极上放电的先后顺序是：S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根>F-。
（2）以惰性电极电解电解质水溶液，分析电解反应的一般方法步骤为：
①分析电解质水溶液的组成，找全离子并分为阴、阳两组；
②分别对阴、阳离子排出放电顺序，写出两极上的电极反应式；
③合并两个电极反应式得出电解反应的总化学方程式或离子方程式。
（3）十六字要诀：
阴得阳失 ：电解时，阴极得电子， 发生还原反应，阳极失电子，发生氧化反应；
阴精阳粗 ：精炼铜过程中,阴极使用精铜，阳极使用粗铜，最后阳极逐渐溶解，且产生阳极泥；
阴碱阳酸 ：在电解反应之后，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；
阴固阳气 ：电解反应之后，阴极产生固体及还原性气体，而阳极则生成氧化性强的气体。

解析：
1）
现象：阳极（铜）变细，阴极附近有气泡（氢气）产生，溶液的颜色有无色逐渐变为蓝色，且蓝色有向阴极方向行进的趋势。一段时间后，阴极上有金属红色的固体（铜）产生，此时阴极气泡数量减少直至消失。再过一段时间后，铜棒上与液体接触的部分溶解了，而阴极变粗。
分析：通电按时间应分两步：
1.电极：铜和碳棒；电解质溶液：稀硫酸
根据放电顺序表，铜失电子作阳极，硫酸提供的氢离子在碳棒上得电子，碳棒作阴极。

阳极：Cu - 2e = Cu2+
阴极：2H+ + 2e = H2↑
总反应式：Cu + H2SO4 ==通电== CuSO4 + H2↑

2.电极：铜和碳棒；电解质溶液：硫酸铜溶液
分析，铜与正极相连失电子作阳极，而根据放电顺序表，溶液中的铜离子在碳棒上得电子，碳棒作阴极。

阳极：Cu - 2e = Cu2+
阴极：Cu2+ + 2e = Cu
这就相当于电解精炼铜

2）
现象：与正极相连的碳棒上有黄绿色气体产生，且此碳棒旁的试纸变红一段时间后又褪色了（产生盐酸和次氯酸），周围溶液不变色；与负极相连的碳棒上有无色的气泡产生，且此碳棒旁的试纸变蓝色，周围溶液变红（水电离的氢离子的电子后变成氢气，溶液中剩下氢氧根离子）。
电极：碳棒；电解质溶液：氯化钠溶液
分析氯离子在与正极相连的碳棒失电子，次碳棒作阳极，氢离子在与负极相连的碳棒得电子，此碳棒作阴极。

阳极：2Cl- - 2e- = Cl2↑
阴极：2H+ + 2e- = H2↑
总反应式：2NaCl + 2H2O =通电= H2↑ + Cl2↑ + 2NaOH
这就是氯碱工业的反应方程式

不懂的话可以找我哟

Answer 2

1)铜会溶解，于是溶液变成蓝色，阴极有气体产生是H2。因为铜与正极连接那就是阳极，当银以前的活泼金属作阳极，电极反应就是金属材料失电子；阴极么就是氢离子得电子。
反应式：Cu-2e-=Cu2+ 2H+ +2e-=H2
2)溶液变成粉红色，正极附近酸碱试纸变红吧，因为产生了氯气，氯气部分溶于水生酸。负极的就变蓝了，因为有OH-生成。因为电解质溶液的溶质是NaCl,于是电解过程实际电解的是HCL.
反应式：2H+ +2e-=H2(也可以写成2H2O+2e-=H2+2OH-,这样更能反应析氢生碱的道理) 2Cl- -2e-=Cl2

PS.我不太明白酸碱试纸，反正就是酸和碱对应的颜色可能弄错，你应该知道，自己调整一下好了。

Answer 3

1，电源正极所对的电极发生氧化反应，所以铜被氧化，成二价铜离子，电源负极所对的电极不发生任何反应，无论是惰性电极如碳棒还是活性电极如铁，铜离子失去电子，电解质中只有H+可以得到电子，变成氢气，所以通电后，碳电极会有气泡冒出，反应式：Cu+H+=通电=Cu2++H2（加气体符号）。2碳是惰性电子，不得到或失去电子，溶液中的离子有：H+,OH-,Na+,Cl-,根据电解顺序H+>Na+,Cl->OH-,所以反应式是2H++2Cl-=H2+Cl2，由于溶液里的H+是由水电离的，弱电解质水在离子方程式中是不能拆的，所以正确的方程式是2H2O+2Cl-=电解=2H2（气体符号）+2OH-+Cl2（气体符号），溶液中产生OH-,所以负极所对的电极有气泡产生，并显碱性。

Answer 4

1、金属铜作阳极，所以电极本身参与反应，阳极（铜极）Cu - 2e- ==Cu2+
溶液中的阳离子：H+,所以在阴极（碳棒）
2H+ + 2e-==H2
将以上两电极反应式叠加：Cu + 2H2O==H2 + Cu(OH)2
2、溶液中的阴离子：OH-、Cl-,但是放电能力OH- < Cl-, 阳极（惰性电极不参与反应）：
2Cl- - 2e- == Cl2
溶液中的阳离子：H+ Na+,放电能力H+ > Na+,所以在阴极（碳棒）
2H+ + 2e-==H2
将以上两电极反应式叠加：2NaCl + 2H2O==H2 + Cl2 + 2NaOH
在阴极附近因H+减少而富集大量的OH-呈碱性，酚酞变红，因放出的气体是氢气试纸无变化。
在阳极有氯气放出，湿润的蓝色石蕊试纸先变红又褪色（氯气有漂白性）。