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纽澜考学 | EJU化学必考的知识点「电气分解」大解析!

时间:2021-11-08 12:00:00来源:东京纽澜塾

每年的EJU化学部分考题中,电气分解是一个必考的知识点,也就是我们国内高中化学教材中提到的电解池。这部分的知识理解起来并不困难,但是同学们需要牢记的知识点比较多,下面我们带大家一起总结一下电气分解部分必须谨记的内容。


01

基本原理


电气分解装置一般由电解液和两个电极组成,电解液可以是盐类的水溶液也可以是熔融的盐类。当在电极上加上外加电场时,导致电极和溶液之间强制发生氧化还原反应,就会发生电解。与电池相反的是,电气分解中电能被转化为化学能。



02

电极发生的反应


连接到电池正极的电极被称为阳极,连接到电池负极的电极被称为阴极。由于外接电源外部,电子是由电池负极流向正极,所以电气分解的阴极会得到外接电源流出的电子,发生还原反应,相应地,电气分解的阳极会失去电子,发生氧化反应。



03

电极发生反应的优先顺位


许多学生对电气分解题目感到困难,主要是因为搞不清楚电极上是什么物质发生了什么反应,其实只要建立起一定的知识网络,记忆起来是比较容易的。


1.阳极=氧化反应=失去电子

阳极必须失去电子发生氧化反应,因此有两种可能性:金属失去电子并成为阳离子,或者阴离子失去电子生成单质。因此,以下三点很重要。

a. 电极的材料

b. 水溶液中的阴离子

c. 水溶液的性质


如果电极的材料不是惰性电极(Au/Pt/C),电极的金属会失去电子,成为阳离子。如果电极的材料是Au/Pt/C,则水溶液中的阴离子必须代替电极失去电子。此时,如果水溶液中有卤素离子,卤素离子会释放电子,从而生成卤素单质。如果没有卤素离子,水溶液中的氢氧根离子将取代它释放电子,从而产生氧气。在这种情况下,要注意当水溶液是碱性或酸性/中性的情况下,反应方程式不同。


2.阴极=还原反应=得到电子

阴极必须得到电子发生还原反应,因此只能是阳离子得到电子生成单质,所以我们应该注意点是以下两点。

a. 水溶液中的阳离子

b. 水溶液的性质


阳离子得电子倾向是金属活动顺序表的逆方向,因此,在金属活动顺序表中,位于氢后的金属元素的阳离子会优先在电气分解中得到电子,生成金属单质。位于氢前的金属元素的阳离子,水会优先于它们得到电子,生成氢气。在这种情况下,要注意当水溶液是碱性或酸性/中性的情况下,反应方程式不同。




04

ファラデーの法則 (法拉第电解定律)


法拉第电解定律是电气分解中最常被考察到的,这部分的计算非常简单,只要将阴阳极反应分析正确,把握住公式,就能准确得到结果。


法拉第电解定律是指在电解过程中,电极中变化的离子的物质量(mol)与通过电极的电量(C)成正比。即电量Q(C)=电流I(A)×时间t(s) =电子的物质的量n(mol) × ファラデー定数F;

其中, (c/mol),表示1mol电子的电量。



 

05

解题策略


同学们拿到问题,第一步要判断是不是电气分解问题,如果有外接电源,则是,如果没有,则要考虑电池(原电池)问题。第二步要判断阴阳电极分别发生的反应,写出对应的离子方程式。第三步要根据题目中的已知条件求解未知量。


虽然需要牢记的知识点比较多,但是看完知识点解析后,是否觉得容易一些了呢? 如果有任何考学的问题,欢迎联系纽扣酱,为你解答哦!


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