电解池的主要应用用于工业制纯度高的金属,是将电能转化为
化学能的一个装置(构成:外加电源,
电解质溶液,阴阳电极)。使电流通过电解质溶液或
熔融电解质而在阴,阳两极引起还原
氧化反应的过程。
基本内容
基本概念
(1)使电流通过
电解质溶液或熔融的
电解质而在阴、阳两极上引起还原
氧化反应的过程叫做电解。
(2)把电能转变为化学能的装置叫做电解池或
电解槽。
(3)当离子到达电极时,失去或获得电子,发生
氧化还原反应的过程电解原理(电解池装置如图1)
阴极:与电源负极相连的电极。(得电子发生
还原反应)
阳极:与电源正极相连的电极。(失电子发生氧化反应)
电解定义
而在阴、阳两极引起还原氧化反应的过程。
图1是电解CuCl2溶液的装置。
通电后发生反应:(条件为电解)
阳极:
阴极:
电解过程中的
能量转化(装置特点)阴极一定不参与反应不一定是
惰性电极;阳极不一定参与反应也不一定是惰性电极
反应条件
②阴阳电极 阴极:与电源负极相连为阴极
阳极:与电源正极相连为阳极
电极反应
物质在阳极上失去电子,发生
氧化反应。如图1装置中,Cl-在阳极上失去电子转化为Cl2,
阳极反应式:简记为阳氧;
与电源的负极相连的电极成为阴极。物质在阴极上得到电子,发生
还原反应。如图1装置中,
Cu2+在阴极是得到电子转化为Cu,阴极反应式:简记为阴还(阴还)
电解结果
反应规律
阳极:活泼金属—电极失电子(Au,Pt除外);
失电子能力:活泼金属(除Pt,Au)>S2->I->Br->Cl->
OH->含氧酸根(NO3->SO42-)>F-
阴极:溶液
中阳离子得电子能力:Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+(酸)>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+(水)>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+(即
金属活动性顺序表的逆向)
规律:铝前(含铝)离子不放电,氢(酸)后离子先放电,氢(酸)前铝后的离子看条件。
四类电解型的电解规律(当阳极为惰性电极时)
①电解水型(强碱,
含氧酸,活泼金属的
含氧酸盐),pH由溶液的
酸碱性决定,溶液呈碱性则pH增大,溶液呈酸性则pH减小,溶液呈中性则pH不变。电解质溶液复原—加适量水。
②电解电解质型(
无氧酸,不活泼金属的
无氧酸盐),无氧酸pH变大,不活泼金属的无氧酸盐pH不变。电解质溶液复原—加适量电解质。
③放氢生碱型(活泼金属的无氧酸盐),pH变大。
电解质溶液复原—加阴离子相同的酸。
④放氧生酸型(不活泼金属的含氧酸盐),pH变小。电解质溶液复原—加
阳离子相同的碱或
氧化物。
电解意义
使在通常情况下不发生变化的物质发生
氧化还原反应,得到所需的化工产品、进行电镀以及冶炼活泼的金属,在金属的保护方面也有一定的用处。
电解工业
氯碱工业
饱和食盐水溶液中存在和以及水电离产生的和。
阴极:(还原反应)
阳极:(氧化反应)
电镀应用
电镀:应用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或者合金的过程
条件:①镀件做阴极②镀层金属做阳极③
电镀液中含镀层
金属离子电镀时,把待镀的
金属制品(即镀件)作阴极,镀层金属作阳极,用含有镀层金属离子的溶液作电镀液。
阳极:
阴极:
这样,在
直流电的作用下,镀层金属就均匀地覆盖到镀件的表面。同样的道理,用
纯铜作阴极,用
粗铜作阳极,用CuSO4溶液作
电解液。通入直流电,作为阳极的粗铜逐渐溶解,在阴极上析出纯铜,从而达到提纯铜的目的。
金属防护
⑴改变金属的内部
组织结构合金钢中含有
合金元素,使组织结构发生变化,耐腐蚀。如:
不锈钢。
⑵在金属表面覆盖
保护层。常见方式有:涂油脂、油漆或覆盖
搪瓷、塑料等;使表面生成致密
氧化膜;在表面镀一层有自我保护作用的另一种金属。
①外加电源的
阴极保护法:接上外加直流电源构成电解池,被保护的金属作阴极。
②
牺牲阳极的阴极保护法:外加
负极材料,构成原电池,被保护的金属作正极。
冶炼金属
钠、钙、镁、铝等活泼金属,很难用
还原剂从它们的化合物中还原得到单质,因此必须通过电解熔融的化合物的方法得到。如电解熔融的
氯化钠可以得到金属钠:
阴极:
阳极:
放电顺序
(1)阳极:与电源的正极相连。
当阳极的电极材料为金属(Pt或Au除外)时,通电后作电极的金属失去电子变成金属离子,溶解到
电解质溶液中。
当阳极的电极材料是惰性物质(如Au、Pt或石墨)时,通电后溶液中的阴离子在阳极上失去电子,当溶液中同时存在多种阴离子时,还原性强的离子先失去电子发生氧化反应。
常见阴离子的
还原性由强到弱的顺序是:活性电极大于
硫离子大于碘离子大于溴离子大于
氯离子大于
氢氧根离子大于含氧
酸根离子(如SO42-、NO3-等)大于氟离子。
阳极:
阴极:
因为水电离能够产生OH-,所以电解含氧酸盐溶液时,在阳极上是OH-放电生成氧气,而含氧酸根离子不发生变化。(当阳极为惰性金属常用的为C、铂、金时,自身放电)
(2)阴极:与电源的负极相连。在阴极上发生还原反应的是溶液中的阳离子。
当溶液中存在多种
阳离子时,按金属活动性顺序,越不活泼的金属,其阳离子的氧化性越强,越容易被还原。在水溶液中,铝之前的金属的阳离子不可能被还原。
电解规律
注意事项
记忆方法
阳极出氧卤,阴极氢金属。
酸根离子单放电,产物必得卤氢碱;
金属离子单放电,产物必得含氧酸。