高考化学:水参与电极反应式书写要点总结
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1.分析问题
1、水的电解(阳极为惰性电极)
电解强碱溶液(如NaOH溶液)
电极反应式为:
阳极反应:4OH--4e-=2H2O+O2(OH-来自NaOH电离)
阴极反应:2H++2e-=H2(H+来自水的电离)
因为阴极反应中的H+来自水的电离,2H2O==2H++2OH-、2H++2e-=H2,两式相加得到2H2O+2e-=H2+2OH-,所以阴极反应也可以写成2H2O+2e-=H2+2OH-的形式。如果要写总电解反应公式,阴极反应必须写成2H2O+2e-=H2+2OH-的形式。根据电子守恒定律,加上阴极和阳极反应的总电解反应公式为2H2O==2H2+O2。
电解含氧酸性溶液(如H2SO4溶液)
电极反应式为:
阳极反应:4OH--4e-=2H2O+O2(OH-来自于水的电离)
阴极反应:2H++2e-=H2(H+来自H2SO4的电离)
由于阳极反应中的OH-来自水的电离,4H2O==4H++4OH-、4OH--4e-=2H2O+O2,两式相加得2H2O-4e-=4H++ O2,因此阳极反应也可以写成2H2O-4e-=4H++O2的形式。如果要写总电解反应公式,阳极反应必须写成2H2O-4e-=4H++O2的形式。根据电子守恒定律,加上阴极和阳极反应的总电解反应公式为2H2O==2 H2 + O2。
电解活性金属的含氧酸溶液(如Na2SO4溶液)
电极反应式为:
阳极反应:4OH--4e-=2H2O+O2(OH-来自于水的电离)
阴极反应:2H++2e-=H2(H+来自水的电离)
由于阴极和阳极反应中的H+和OH-均来自于水的电离,因此上述阳极反应也可以写成2H2O-4e-=4H++O2的形式,阴极反应也可以写成2H2O+2e-=H2+2OH-形式。写出总电解反应公式,阳极反应必须写成2H2O-4e-=4H++O2的形式,阴极反应必须写成2H2O+2e-=H2+2OH-的形式。根据电子守恒定律,阳极和极加成反应的总电解反应公式为2H2O==2 H2+ O2。
因此,上述三类电解质溶液的电解本质都是水的电解。

2、电解盐水型(阳极为惰性电极)
电解活性金属的无氧酸盐溶液(如NaCl溶液)
电极反应式为:
阳极反应:2Cl--2e-=Cl2
阴极反应:2H++2e-=H2(H+来自水的电离)
由于上述阴极反应中的H+来自于水的电离,因此阴极反应也可以写成2H2O+2e-=H2+2OH-的形式。如果要写总电解反应公式,则阴极反应必须写成2H2O+2e-=H2+2OH-的形式。根据电子守恒定律,加上阴极和阳极反应的总电解反应公式为2Cl-+2H2O==Cl2+H2+2OH-。
电解惰性金属的含氧酸溶液(如CuSO4溶液)
电极反应公式为:
阳极反应:4OH--4e-=2H2O+O2(OH-来自于水的电离)
阴极反应:Cu2++2e-=Cu
由于上述阳极反应中的OH-来自于水的电离,因此阳极反应也可以写成2H2O-4e-=4H++O2的形式。如果要写总电解反应方程,阳极反应必须写成2H2O-4e-=4H++O2的形式。根据电子守恒定律,加上阴极和阳极反应的总电解反应方程为2Cu2++2H2O==2Cu+4H++O2。
因此,上述两类电解质溶液电解的本质是盐和电解水。
2.总结规则
通过上述对涉及水的电解质溶液的电解原理的分析,电极反应式的书写规则总结如下:
1、在酸性溶液中,阴极反应必须写成H+放电的形式,阳极反应可以写成OH-放电或H2O的形式(因为OH-来自于水的电离),如上述电解H2SO4溶液的电极反应。
2、在碱性溶液中,阳极反应必须写成OH-放电的形式,阴极反应可以写成H+放电或H2O的形式(因为H+来自于水的电离),如上述电极用于NaOH溶液的电解反应。
3、在盐溶液中,涉及水的电极反应可以写成H+或OH-放电的形式,也可以写成H2O的形式(因为H+或OH-来自于水的电离),如电解Na2 SO4,NaCl 和CuSO4 溶液的电极反应。
相关问答
答: 1. 氧气的形成:在阳极,水的氧化会导致氧气生成。我们可以用这种反应来说明金属比如铁、锌在水中生锈的原因,例如:2H<sub>2</sub>O → 4H<sup>+</sup> + 4e<sup>-</sup> + O<sub>2</sub>
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答: 2. 水的电离:水可以自发电离成氢离子(H<sup>+</sup>)和氢氧根离子(OH<sup>-</sup>)。这种反应在水中溶解过程中扮演着重要角色,影响各种化学反应的进行。
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答: 1. 要将物质的电荷状态标明:金属阳离子的出现代表着质子丢失,金属阴离子则代表质子获取。同时还要注意水分子在电极反应中的氧化和还原状态。
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答: 2. 保证反应前后等式平衡:通过对电荷数、原子数进行调整,确保电极反应式两侧原子种类和数量相等,体现化学量关系的守恒律。
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答: 1. 通过观看实验视频:一些科学网站或教材会提供实验视频展示电极反应过程,帮助更好地理解水在不同环境中的行为和性质变化。
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答: 2. 使用模拟软件进行练习:现在有很多化学相关的模拟软件,可以帮助用户构建、预测和分析化学反应的机理,包括水参与的电极反应式。
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