电解原理

       电解就是将两根金属或碳棒(即电极)放在要分解的物质(电解质)中，然后接上电源，使电流通过液体。化合物的阳离子移到带负电的电极(阴极)，阴离子移到带正电的电极(阳极)，化合物分为二极。

电解过程

       用电使化合物分解的过程就叫电解过程。
       水(H₂O)被电解生成电解水。电流通过水(H₂O)时，氢气在阴极形成，氧气则在阳极形成。带正电荷的离子向阴极移动，溶于水中的矿物质钙、镁、钾、钠……带正电荷的离子，便在阴极形成，就是我们所喝的碱性水；而带负电的离子，在阴极生成。

电解水实验：

1.实验装置图：


2.表达式：
水氢气+氧气
2H₂O2H₂↑+O₂↑

3.实验现象：
(1)通电后两电极上都有气泡产生；
(2)与电源正极相连接的一端产生的气体比连接负极一端产生的气体少，
接负极一端玻璃管中气体的体积是接正极一端玻璃管内气体体积的2倍。

4.产物检验
(1)正极一端的气体能使带火星的木条复燃，证明气体是氧气。
(2)负极一端的气体能燃烧，并看到微弱的淡蓝色火焰（或听到爆鸣声），
证明气体是氢气。

5.实验结论：
(1)水是由氢元素和氧元素组成的。
(2)1个水分子由2个氢原子和1个氧原子构成。
(3)化学变化中，分子可以再分，原子不可以再分。

6.注意事项：
(1)实验前在水中加入少量的氢氧化钠或者稀硫酸，可增强水的导电性，
加快反应速率。
(2)实验开始时产生的氧气和氢气的体积会小于1:2，是因为氢气难溶于水，
氧气不易溶于水，开始产生的氧气有一部分溶于水，实验时间越长，
其比值越接近1:2。

电解水记忆口诀：

水中通入直流电，正氧负氢会出现；氢二氧一体积比，任何时候都不变。

知识梳理：

1 、固体 + 水
①实验步骤：计算—称量—量取—溶解
②实验器材：托盘天平 + 药匙（或镊子） ；合适的量筒 + 胶头滴管；烧杯 + 玻璃棒
③注意事项：计算、称量和量取都要准确，溶解时固体要溶解完全

2 、液体 + 水
①实验步骤：计算—量取—溶解
②实验器材：合适的量筒 + 胶头滴管；烧杯 + 玻璃棒
③注意事项：计算、量取都要准确，同时需要两种不同规格的量筒

配制溶液的步骤:

(1)用溶质和水配制一定溶质质量分数的溶液

①实验用品:托盘天平、烧杯、量筒、胶头滴管、玻璃棒、药匙等。
②实验步骤:
计算→称量药品→量取水→搅拌溶解

a.计算所需溶质和水的质量;
b.用托盘天平称量所需溶质，倒入烧杯中;
c.把水的密度近似看作1g/cm³，用量筒量取一定体积的水，倒入盛有溶质的烧杯里，用玻璃棒搅拌，使溶质溶解;
d.把配好的溶液装入试剂瓶中，盖好瓶塞并贴上标签(标签中应包括药品的名称和溶液中溶质的质量分数)，放到试剂柜中。
③导致溶液质量分数变化的因素
a.称量时物质和砝码的位置放错，如止确称量5.8gNaCl，应在右盘放置5g砝码，再用0.8g游码，若放错位置，将砝码放在天平的左盘，则实际称量NaCl的质量为5g-0.8g=4.2g，这样会导致配制的溶液溶质质量分数变小；
b.量筒量取水的体积时读取示数错误，读取示数时仰视读数所量取水的实际体积大于理论值，将会使配制的溶液溶质质量分数变小;读取示数时俯视读数所量取水的实际体积小于理论值，将会使配制的溶液溶质质量分数变大;
c.将量筒中的水倒入烧杯时洒落到外面或未倒净，将导致溶液溶质质最分数偏大;
d.所用固体不纯，将会导致溶液溶质质量分数偏小；
e.计算错误可能会导致溶液溶质质量分数偏大或偏小。

配制溶液时导致溶质质量分数变化的原因：

在配制一定质量和一定质量分数的溶液过程中，经常会出现所得溶液溶质质量分数偏大或偏小的情况。

1. 所配溶液溶质质量分数偏小的原因： 
①从计算错误角度考虑：水的质量算多了，溶质的质量算少了；
②从用托盘大平称量的角度考虑：天平读数有问题。药品和砝码放颠倒了，左盘放纸片但右盘没有放纸片，调零时，游码未拨回“0”刻度等；
③从用量筒量取液体的角度考虑：量取溶剂时，仰视读数了；
④从转移药品角度考虑：烧杯不干燥或烧杯内有水，量筒中的液体溶质未全部倒人烧杯中；
⑤从药品的纯度角度考虑：溶质中含有杂质

2. 所配溶液溶质质量分数偏大的原因
①称量时，所用砝码已生锈或沾有油污；②量取溶剂时，俯视读数了。

综合配制溶液的计算利用:

所提供的信息可选取多种方案配制所需的溶液。如现有KCl固体、蒸馏水、5%的KCl溶液、15%的KCl溶液，配制100g10%的KCl溶液，其方案有：

	所需药品	主要步骤
一	10gKCl+90g蒸馏水	用天平称量10gKCl，用量筒量取90ml水，分别倒入烧杯，用玻璃棒搅拌至KCl固体全部消失
二	66.7g15%的KCl溶液33.3g蒸馏水	用量筒量取33.3mL水，用天平称66.7g15%的KCl溶液，混合均匀即可
三	5.3gKCl+94.7g 5%的KCl溶液	用天平称量5.3gKCl固体和94.7g 5%的KCl溶液，将5.3gKCl倒入94.7g5%的KCl溶液中，用玻璃棒搅拌至KCl固体全部消失
四	50g5%KCl溶液+50g15%KCl 溶液	用天平称量5%、15%的KCl溶液各50g，混合均匀即可

定义：
金属活动性指金属单质在水溶液中失去电子生成金属阳离子的性质。

常见金属活动性顺序：
K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb、（H）、Cu、Hg、Ag、Pt、Au

金属活动性顺序表的意义
(1)金属的位置越靠前，它的活动性越强
(2)位于氢前面的金属能置换出酸中的氢（强氧化酸除外）。
(3)位于前面的金属能把位于后面的金属从它们的盐溶液中置换出来（K，Ca，Na除外）。
(4)很活泼的金属，如K、Ca、Na与盐溶液反应，先与溶液中的水反应生成碱，碱再与盐溶液反应，没有金属单质生成。如：
2Na+CuSO₄+2H₂O==Cu（OH）₂↓+Na₂SO₄+H₂↑
(5)不能用金属活动性顺序去说明非水溶液中的置换反应，如氢气在加热条件下置换氧化铁中的铁:
Fe₂O₃+3H₂2Fe+3H₂O

金属原子与金属离子得失电子能力的比较



金属活动性顺序表的应用
（1）判断某些置换反应能否发生
a.判断金属与酸能否反应:
条件：
①金属必须排在氢前面
②酸一般指盐酸或稀硫酸
b.判断金属与盐溶液能否反应:
条件：
①单质必须排在盐中金属的前面
②盐必须可溶于水
③金属不包含K、Ca、Na
（2）根据金属与盐溶液的反应判断滤液、滤渣的成分。如向CuSO₄，AgNO₃混合液中加铁粉，反应后过滤，判断滤液和滤渣成分。铁与CuSO₄和AgNO₃溶液反应有先后顺序，如果铁足量，先将AgNO₃中的Ag完全置换后再置换CuSO₄中的Cu，那么溶液中只有FeSO₄；如果铁的量不足，应按照“先后原则”分别讨论滤液和滤渣的成分。
（3）根据金属活动性顺序表判断金属与酸反应的速率或根据反应速率判断金属的活动性顺序。如镁、锌、铁三种金属与同浓度的稀H₂SO₄反应产生氢气的速率:Mg>Zn>Fe，则可判断金属活动性Mg>Zn>Fe,
（4）利用金属活动性顺序表研究金属冶炼的历史。金属活动性越弱，从其矿物中还原出金属单质越容易； 金属活动性越强，从其矿物中还原出金属单质越难。所以越活泼的金属越不易冶炼，难于冶炼的金属开发利用的时间就越迟。
（5）应用举例
a.湿法炼铜我国劳动人民在宋代就掌握了湿法炼铜技术，即将铁放入硫酸铜溶液中置换出铜: Fe+CuSO₄=FeSO₄+Cu。
b.从洗相废液中回收银洗相废掖中含有大量的硝酸银，可用铁置换回收: Fe+2AgNO₃==Fe(NO₃)₂+2Ag。
c.处理工业废水中的铜、汞离子工业废水中常含铜、汞等金属离子，这些离子对生物有很大的危害，在排放前必须进行处理，可用铁置换回收:Fe+CuSO₄==FeSO₄+Cu
d.实验室选择金属与酸反应制取氢气在金属活动性顺序表中，H之前的金属都能跟稀 H₂SO₄、稀HCl反应产生氢气，但Zn之前的金属与酸反应太快。不便操作；Zn之后的金属与酸反应太慢，花费时间太长，从经济效益和反应速率多方而考虑，Zn是最合适的金属。
金属与混合溶液的反应
(1)将一种金属单质放入几种金属的盐溶液的混合液中时，其中排在金属活动性顺序表巾最靠后的金属最先被置换出来，然后再依次置换出稍靠后的金属。简记为“在金属活动性顺序中，距离远，先反应”。如将金属Zn。放入FeSO₄和CuSO₄的混合溶液中，Zn先与CuSO₄发生置换反应，与CuSO₄反应完后再与FeSO₄ 发生置换反应。根据金属锌的最不同可分为以下几种情况：

金属锌的量	析出金属	滤液的成分
锌不足(不能与CuSO4溶液完全反应)	Cu	ZnSO4、FeSO4、CuSO4
锌不足(恰好与CuSO4溶液完全反应)	Cu	ZnSO4、FeSO4
锌不足(不能与FeSO4溶液完全反应)	Fe、Cu	ZnSO4、FeSO4
锌适量(恰好与FeSO4溶液完全反应)	Fe、Cu	ZnSO4
锌足量	Zn、Fe、Cu	ZnSO4

(2)将几种不同的金属放入同一种盐溶液中，发生反应的情况与将一种金属放入几种金属的盐溶液中相似，也是在金属活动性顺序表中，距离越远的先反应，然后是距离较远的反应。

金属与酸反应生成氢气图像问题的分析方法：
（1）等质氢图：两种金属反应产生的氢气质量相同，此图反映两种情况：

①酸不足，金属过虽，产生的氢气质量由酸的质量决定。
②酸足量，投放的两种金属与酸反应产生氢气的质量恰好相同，如6.5g锌和5.6g铁分别投入足量的盐酸中反应产生的氢气质量相同。
（2）等质等价金属图：如等质量的镁、铁、锌与足量的酸反应生成的金属离子都是+2价，产生氢气的速率和质量不同。此图反映出:

①金属越活泼，图示反应物的线越陡，如Mg线比Zn线陡,Zn线比Fe线陡，说明活泼性Mg>Zn>Fe
②金属的相对原子质量越小。等质量时，与酸反应产生的氢气越多，曲线的拐点越高，因此，相对原子质量Zn >Fe>Mg。
可简单概括为:越陡越活，越高越小。
（3）等质不等价金属图：铝、镁、锌与酸反应生成金属离子的化合价分别为+3、+2、+2，此图反映出等质不等价金属与酸反应不仅速率不同而且生成的氢气的质量与金属化合价有关。
可用下面式子计算氢气质量：


金属与酸或盐溶液反应前后溶液密度变化的判断方法：
金属与酸的反应和金属与盐溶液的反应均为置换反应，反应后溶液的溶质发生了改变，导致溶液的溶质质量分数、溶液的密度也随之改变。反应前后溶液的密度的变化取决于反应前后溶液中溶质的相对分子质量的相对大小。
(1)反应后溶液密度变小：如Fe+CuSO₄== FeSO₄+Cu，在该反应中，反应前溶液中的溶质为CuSO₄，其相对分子质量为160；反应后溶液中的溶质为FeSO₄，其相对分子质量为152，由于152<160，故该反应后溶液密度变小。
(2)反应后溶液密度变大：如Zn+H₂SO₄== ZnSO₄+H₂↑，在该反应中，反应前溶液中的溶质为H₂SO₄，相对分子质量为98；反应后溶液中溶质为ZnSO₄，相对分子质童为161，由于161>98。故该反应后溶液密度变大。
真假黄金的鉴别：
黄金是一种具有金黄色光泽的金属、化学性质极不活泼。黄铜的外形与黄金非常相似，所以不法分子常用黄铜(Zn,Cu合金)来冒充黄金。但二者之间的性质有很大差异，可用多种方法鉴别。
方法一：取少量金黄色金属块于试管中，加入少量稀盐酸或稀硫酸，若有气泡产生(Zn+2HCl==ZnCl₂ +H₂)，则原试样为黄铜;若没有气泡产生，则原试样为黄金。
方法二：取少量金黄色金属块，用天平称其质量，用量筒和水测出其体积，计算出金属块的密度与黄金的密度对照，若密度相等，则为黄金；若有较大的差异，则为黄铜。
方法三：取少员金黄色金属块在火焰上加热，若金属块表面变黑(2Cu+O₂2CuO，则原试样为黄铜；若无变化，则为黄金。
方法四：取少讨金黄色金属块于试管中，向试管中加人适量的硫酸铜溶液，若金属块表而出现红色物质且溶液颜色变浅(Zn+CuSO₄==ZnSO₄+Cu)，则原试样为黄铜；若无变化，则原试样为黄金。