有水参与的电极反应式的书写总结
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有水参与的电极反应式的书写总结
在学习电解原理时,对于有水参与的电极反应式的书写,有时要写成H+或OH-放电形式,有时要写成H
2
O的形式。对此,学生感到困惑。在教学实践中,笔者经过认真研究分析,总结了如下规律,学生反映良好,现介绍给大家,仅供参考。
一、分析问题
对于电解有水参与的电解质溶液有两类,我们可先写出其电极反应,分析一下有H+或OH-放电的电极反应中H+或OH-的来源,进一步探究有水参与的电极反应式的书写规律。
1、电解水型(阳极为惰性电极)
⑴电解强碱溶液(如NaOH溶液)
其电极反应式分别为:
阳极反应:4OH--4e-=2H
2O+O
2
↑(OH-来自于NaOH的电离)
阴极反应:2H++2e-=H
2
↑(H+来自于水的电离)
因为阴极反应的H+来自于水的电离,2H
2O==2H++2OH- ①,2H++2e-=H
2
↑②,
两式相加得2H
2O+2e-=H
2
↑+2OH-,所以其阴极反应还可以写成2H
2
O+2e-=H
2
↑
+2OH-的形式。若要写电解总反应式,其阴极反应必须写成2H
2O+2e-=H
2
↑
+2OH-的形式,根据电子守恒,将阴、阳两极反应相加得电解总反应式为
2H
2O== 2 H
2
↑+ O
2
↑。
⑵电解含氧酸溶液(如H
2SO
4
溶液)
其电极反应式分别为:
阳极反应:4OH--4e-=2H
2O+O
2
↑(OH-来自于水的电离)
阴极反应:2H++2e-=H
2↑(H+来自于H
2
SO
4
的电离)
因为阳极反应的OH-来自于水的电离,4H
2O==4H++4OH- ①,4OH--4e-=2H
2
O+O
2
↑②,两式相加得2H
2O-4e-=4H++O
2
↑,所以其阳极反应还可以写成2H
2
O-
4e-=4H++O
2↑的形式。若要写电解总反应式,其阳极反应必须写成2H
2
O-
4e-=4H++O
2
↑的形式,根据电子守恒,将阴、阳两极反应相加得电解总反应
式为2H
2O==2 H
2
↑+ O
2
↑。
⑶电解活泼金属的含氧酸盐溶液(如Na
2SO
4
溶液)
其电极反应式分别为:
阳极反应:4OH--4e-=2H
2O+O
2
↑(OH-来自于水的电离)
阴极反应:2H++2e-=H
2
↑(H+来自于水的电离)
因为阴极、阳极反应中的H+、OH-均来自于水的电离,则上述阳极反应还可
以写成2H
2O-4e-=4H++O
2
↑的形式,阴极反应还可以写成2H
2
O+2e-=H
2
↑+2OH-
的形式。若要写电解总反应式,其阳极反应必须写成2H
2O-4e-=4H++O
2
↑的
形式,阴极反应必须写成2H
2O+2e-=H
2
↑+2OH-的形式,根据电子守恒,将阴、
阳两极反应相加得电解总反应式为2H
2O==2 H
2
↑+ O
2
↑。
故电解上述三类电解质溶液的实质都是电解水。
2、电解盐和水型(阳极为惰性电极)
⑴电解活泼金属的无氧酸盐溶液(如NaCl溶液)
其电极反应式分别为:
阳极反应:2Cl--2e-=Cl
2
↑
阴极反应:2H++2e-=H
2
↑(H+来自于水的电离)
因为上述阴极反应的H+来自于水的电离,所以其阴极反应还可以写成
2H
2O+2e-=H
2
↑+2OH-的形式。若要写电解总反应式,其阴极反应必须写成
2H
2O+2e-=H
2
↑+2OH-的形式,根据电子守恒,将阴、阳两极反应相加得电解
总反应式为2Cl-+2H
2O==Cl
2
↑+ H
2
↑+2OH-。
⑵电解不活泼金属的含氧酸盐溶液(如CuSO
4
溶液)其电极反应式分别为:
阳极反应:4OH--4e-=2H
2O+O
2
↑(OH-来自于水的电离)
阴极反应:Cu2++2e-= Cu
因为上述阳极反应的OH-来自于水的电离,所以其阳极反应还可以写成2H
2
O
-4e-=4H++O
2↑的形式。若要写电解总反应式,其阳极反应必须写成2H
2
O-
4e-=4H++O
2
↑的形式,根据电子守恒,将阴、阳两极反应相加得电解总反应
式为2Cu2++2H
2O==2Cu+4H++O
2
↑。
故电解上述两类电解质溶液的实质都是盐和电解水。
二、总结规律
通过上述有水参与的电解质溶液的电解原理分析,其电极反应式的书写规律归纳如下:
1、在酸溶液中,阴极反应必须写成H+放电的形式,阳极反应既可写成OH-的放电形式,又可写成H
2
O的形式(因为OH-来自于水的电离),如上述电
解H
2SO
4
溶液的电极反应。
2、在碱溶液中,阳极反应必须写成OH-放电的形式,阴极反应既可写成的H+放电形式,又可写成H
2
O的形式(因为H+来自于水的电离),如上述电解NaOH溶液的电极反应。
3、在盐溶液中,有水参与的电极反应,既可写成的H+或OH-放电形式,又
可写成H
2O的形式(因为H+或OH-来自于水的电离),如上述电解Na
2
SO
4
、
NaCl、CuSO
4
溶液的电极反应。