电解FeCl2溶液阳极放电顺序.docx

1、 惰性电极电解 FeCl2溶液阳极放电顺序 据中学化学所学的电解理论，有两种可能： 1.电解池阳极发生的是氧化反应，当阳极为惰性电极时，溶液中的 Fe2+离 子的还原性比 Cl-离子强，理论上应该 Fe2+离子先失电子生成三价 Fe3+离子。 2.当阳极是惰性电极时， 阴离子 （Cl-、 OH-） 向阳极定向移动， 阳离子 （H+、 Fe2+）向阴极定向移动，所以阳极就是 Cl-离子放电。 2013 年天津高考理综试题第 9 小题中，考查了 FeCl2溶液阳极放电的电 极反应方程式，答案给出的为 Fe2+放电.实际情况会怎样呢？ 为得到结论，我去实验室做了实验，实验现象如下：阳极（材料：石墨）

2、溶 液由浅绿色逐渐变为黄色，再出现红褐色胶状物质，随着时间的延长逐渐开始沉 淀，没有出现气泡，湿润的淀粉 KI 试纸未出现蓝色。接着我对四种不同浓度氯 化亚铁溶液进行惰性电极电解，结果几乎与上述相同，只是浓度不同时，出现明 显现象的时间有所差异。 “这一现象能否说明 1 的解释是正确的呢？”我有所顾虑， 请教了同组的老 师和各县市区的教研员，他们也没有十分的把握解释这一现象，然后，我又请教 了大学老师，他们只能说没有产生氯气现象，可能是氯气产生后溶于水或者与亚 铁离子反应，但也只是个人解释。因为我们的教材中电解是用“优先放电理论” 解释的，且并未提及当惰性电极放电时，阳极就一定要阴离子放电、阴

3、极就一定 是阳离子放电。 既然实验需要一定的知识才能开展研究，我更应该去查找理论支持。通过 翻阅大量资料我了解到，最新的电解理论不是“优先放电理论”，而是“曹天叙电 解理论”，它明确定义“电解质溶于水或熔化时，在直流电源的作用下，电解质的 阳离子在阴极发生还原，电解质的阴离子在阳极发生氧化的过程叫电解”。 1、电解任何一种电解质的水溶液和熔化液，都是电解质的阳离子在阴极发生还 原，电解质的阴离子在阳级发生氧化，不因电解质离子的电极电势大小而改变， 否定水的分子、离子在两极放电。 2、电解任何一种电解质的水溶液和熔化液，都是电解质的阳离子在阴极发生还 原，电解质的阴离子在阳极发生氧化，电解过程活

4、性阳电极的溶解，而是电解质 的阴离子在阳极放电后与活性阳电极反应生成金属盐而溶解的， 不是活性阳电极 本身放电溶解。 3、电解电解质溶液时，如果有能在常温下与水反应的金属离子，在阴极放电后 便会与水反应产生氢，例如 K、Na、Li、Ca 等。在常温下不与水反应的金属离 子在阴极放电后沉积金属单质。例如 Cu、Zn、Cr、Ni、Cd、Fe 等。 4电解任何一种电解质的水溶液，都是电解质的阳离子在阴极发生还原，电解 质阴离子在阳极发生氧化，不因过电位高低而改变。 5电解任何一种电解质的水溶液，都是电解质的阳离子在阴极发生还原，电解 质的阴离子在阳极发生氧化，不因电解质的离子浓度和电流高低而改变。

5、6如果加入的电解质是强酸与弱碱组成的盐，水解后生成弱碱与强酸，电解时 强酸的阳离子在阴极发生还原，强酸的阴离子在阳极发生氧化。如果加入的电解 质是强碱与弱酸组成的盐，水解后产生弱酸与强碱，电解时强碱阳离子在阴极发 生还原，强碱阴离子在阳极发生氧化。 由“曹天叙电解理论”， 惰性电极电解 FeCl2溶液阳极放电的应该是 Cl-而非 Fe2+,那为什么实验现象是 Fe2+被氧化的现象呢？可能是生成的 Cl2又被 Fe2+还原 为 Cl-，Fe2+被氧化为 Fe3+.电解的总结果表现为 Fe2+被氧化。2014 年北京高考命年北京高考命 题专家通过实验探究给出了答案：题专家通过实验探究给出了答案：这

6、两种离子的放电顺序与电压有关。这两种离子的放电顺序与电压有关。电压较电压较 大时有大时有 Cl2产生，说明电压较大时产生，说明电压较大时 Cl 放电；电压较小时没有 放电；电压较小时没有 Cl2产生，说明在产生，说明在 电压较小的时候，电压较小的时候，Cl 没有放电，即 没有放电，即 Fe2 放电变为 放电变为 Fe3 ，因此，2013 年天津高考 理综试题第 9 小题中， 若给出提示信息或画出有质子交换膜的电解槽会更好一些。 附： 1.（北京高考第 28 题）28（15 分）用 FeCl3酸性溶液脱除 H2S 后的废液，通 过控制电压电解得以再生。某同学使用石墨电极，在不同电压（x）下电解

7、pH=1 的 0.1mol/L 的 FeCl2溶液，研究废液再生机理。记录如下（a、b、c 代表电压数 值）： 序号 电压/V 阳极现象 检验阳极产物 I xa 电极附近出现黄色， 有气泡产生 有 Fe 3+、有 Cl 2 II axb 电极附近出现黄色， 无气泡产生 有 Fe 3+、无 Cl 2 III bx0 无明显变化 无 Fe 3+、无 Cl 2 （1）用 KSCN 检验出 Fe3+的现象是_。 （2）I 中，Fe3+产生的原因可能是 Cl在阳极放电，生成的 Cl2将 Fe2+氧化。写 出有关反应： _。 （3）由 II 推测，Fe3+产生的原因还可能是 Fe2+在阳极放电，原因是 F

8、e2+具有 _性。 （4）II 中虽未检验出 Cl2，但 Cl在阳极是否放电仍需进一步验证。电解 pH=1 的 NaCl 溶液做对照实验，记录如下： 序号 电压/V 阳极现象 检验阳极产物 IV axc 无明显变化 有 Cl2 V cxb 无明显变化 无 Cl2 NaCl 的浓度是_mol/L IV 中检测 Cl2的实验方法 _。 与 II 对比，得出的结论（写出两点）： _。 【答案】【答案】（15 分）（分）（1）溶液变红）溶液变红 （2）2Cl -2e =Cl2 Cl2+2Fe2+=2Cl+2Fe3+ （3）还原）还原 （4）0.2 取少量阳极附近的溶液，滴在淀粉取少量阳极附近的溶液，滴

9、在淀粉 KIKI 试纸上，试纸上，试纸变蓝试纸变蓝 通过控制电压，证实了产生通过控制电压，证实了产生 Fe3 的两种原因都成立；通过控制电压，验证了 的两种原因都成立；通过控制电压，验证了 Fe2 先于 先于 Cl 放电 放电 2.（2013 天津理综）9、FeCl3在现代工业生产中应用广泛。某化学研究性学习小 组模拟工业生产流程制备无水 FeCl3，再用副产品 FeCl3溶液吸收有毒的 H2S。 I.经查阅资料得知：无水 FeCl3在空气中易潮解，加热易升华。他们设计了制备 无水 FeCl3的实验方案，装置示意图（加热及夹持装置略去）及操作步骤如下： 检查装置的气密性； 通入干燥的 Cl2，

10、赶尽装置中的空气； 用酒精灯在铁屑下方加热至反应完成 .。 体系冷却后，停止通入 Cl2，并用干燥的 N2赶尽 Cl2，将收集器密封 请回答下列问题： （1）装置 A 中反应的化学方程式为 （2）第步加热后，生成的烟状 FeCl3大部分进入收集器，少量沉积在反应管 A 的右端。要使沉积得 FeCl3进入收集器，第步操作是 （3）操作步骤中，为防止 FeCl3潮解所采取的措施有（填步骤序号） （4）装置 B 中的冷水作用为；装置 C 的名称为；装置 D 中 FeCl2全部反应完后，因为失去吸收 Cl2的作用而失效，写出检验 FeCl2 是否 失效的试剂： （5）在虚线框内画出尾气吸收装置 E 并

11、注明试剂 II.该组同学用装置 D 中的副产品 FeCl3溶液吸收 H2S，得到单质硫；过滤后，再 以石墨为电极，在一定条件下电解滤液。 （6） FeCl3与 H2S 反应的离子方程式为 （7）电解池中 H+再阴极放电产生 H2，阳极的电极反应为 （8）综合分析实验 II 的两个反应，可知该实验有两个显著优点： H2S 的原子利用率 100%； 【解析】（1）A 中反应的化学方程式 （2）要使沉积的 FeCl3进入收集器，根据 FeCl3加热易升华的性质，第的操作 应该是：在沉积的的 FeCl3固体下方加热。 （3）为防止 FeCl3潮解所采取的措施有通入干燥的 Cl2，用干燥的 N2赶尽 Cl2， （4）B 中的冷水作用为是冷却 FeCl3使其沉积，便于收集产品；装置 C 的名称 为干燥管， 装置 D 中 FeCl2全部反应完后，因为失去吸收 Cl2的作用而失效，检验 FeCl2是 否失效就是检 （7）阳极的电极反应： （8）该实验的另一个优点是 FeCl3可以循环利用。