(1)使電流通過電解質(zhì)溶液或熔融的電解質(zhì)而在陰、陽兩極上引起還原氧化反應(yīng)的過程叫做電解。
(2)把電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能的裝置叫做電解池或電解槽。
(3)當(dāng)離子到達(dá)電極時(shí),失去或獲得電子,發(fā)生氧化還原反應(yīng)的過程電解原理(電解池裝置如圖)
陰極:與電源負(fù)極相連的電極。(得電子發(fā)生還原反應(yīng))
陽極:與電源正極相連的電極。(失電子發(fā)生氧化反應(yīng))
電解是使電流通過電解質(zhì)溶液(或者是熔融的電解質(zhì))
而在陰、陽兩極引起氧化還原反應(yīng)的過程。
上圖是電解CuCl2溶液的裝置。
通電后發(fā)生反應(yīng):
CuCl2=(電解)Cu+Cl2
陽極:2Clˉ―2e-→Cl2
陰極:Cu2﹢+2e-→Cu↓
電解過程中的能量轉(zhuǎn)化(裝置特點(diǎn))一定不參與反應(yīng) 不一定是惰性電極陽極:不一定參與反應(yīng) 也不一定是惰性電極
①連接直流電源
②陰陽電極 陰極:與電源負(fù)極相連為陰極
陽極:與電源正極相連為陽極
③兩極處于電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)中
④兩電極形成閉合回路
電極反應(yīng)與電源的正極相連的電極稱為陽極。
物質(zhì)在陽極上失去電子,發(fā)生氧化反應(yīng)。如上圖裝置中,Cl-在陽極上失去電子轉(zhuǎn)化為Cl2,陽極反應(yīng)式:2Cl- -2e-=Cl2↑簡記為陽氧。
與電源的負(fù)極相連的電極成為陰極。
物質(zhì)在陰極上得到電子,發(fā)生還原反應(yīng)。如上圖裝置中,Cu2+在陰極是得到電子轉(zhuǎn)化為Cu,陰極反應(yīng)式:Cu2++2e-→Cu簡記為陰原(陰原)
常見泰州??品治鰞x器有限公司開發(fā)設(shè)計(jì)的硫電解池、氯電解池、鹽含量電解池、溴價(jià)溴指數(shù)電解池、砷電解池等。
在兩極上有新物質(zhì)生成
陽極:活潑金屬—電極失電子(Au,Pt除外);
惰性電極—溶液中陰離子失電子
失電子能力:活潑金屬(除Pt,Au)>S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根(NO3->SO42-)>F-
陰極:溶液中陽離子得電子能力:Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+(酸)>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+(水)>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+(即金屬活潑性順序表的逆向)
規(guī)律:鋁前(含鋁)離子不放電,氫(酸)后離子先放電,氫(酸)前鋁后的離子看條件。
四類電解型的電解規(guī)律(當(dāng)陽極為惰性電極時(shí))
①電解水型(強(qiáng)堿,含氧酸,活潑金屬的含氧酸鹽),pH由溶液的酸堿性決定,溶液呈堿性則pH增大,溶液呈酸性則pH減小,溶液呈中性則pH不變。電解質(zhì)溶液復(fù)原—加適量水。
②電解電解質(zhì)型(無氧酸,不活潑金屬的無氧酸鹽),無氧酸pH變大,不活潑金屬的無氧酸鹽pH不變。電解質(zhì)溶液復(fù)原—加適量電解質(zhì)。
③放氫生堿型(活潑金屬的無氧酸鹽),pH變大。電解質(zhì)溶液復(fù)原—加陰離子相同的酸。
④放氧生酸型(不活潑金屬的含氧酸鹽),pH變小。電解質(zhì)溶液復(fù)原—加陽離子相同的堿或氧化物。
使在通常情況下不發(fā)生變化的物質(zhì)發(fā)生氧化還原反應(yīng),得到所需的化工產(chǎn)品、進(jìn)行電鍍以及冶煉活潑的金屬,在金屬的保護(hù)方面也有一定的用處。
氯堿工業(yè)(電解飽和食鹽水)制取氯氣、氫氣、燒堿。
飽和食鹽水溶液中存在Na+和Cl-以及水電離產(chǎn)生的H+和OH-。
其中氧化性H+>Na+,還原性Cl->OH-。所以H+和Cl-先放電(即發(fā)生還原或氧化反應(yīng))。
陰極:2H++2e-=H2↑(還原反應(yīng))
陽極:2Cl--2e-=Cl2↑(氧化反應(yīng))
總反應(yīng)的化學(xué)方程式:2NaCl+2H2O=(等號(hào)上為通電)2NaOH+H2↑+Cl2↑
用離子方程式表示:2Cl-+2H2O=(等號(hào)上為通電)2OH-+H2↑+Cl2↑。
電鍍:應(yīng)用電解原理在某些金屬表面鍍上一薄層其他金屬或者合金的過程
條件:①鍍件做陰極②鍍層金屬做陽極③電鍍液中含鍍層金屬離子
電鍍時(shí),把待鍍的金屬制品(即鍍件)作陰極,鍍層金屬作陽極,用含有鍍層金屬離子的溶液作電鍍液。
陽極:Mn-e-=Mn+
陰極:Mn++e-=Mn
這樣,在直流電的作用下,鍍層金屬就均勻地覆蓋到鍍件的表面。同樣的道理,用純銅作陰極,用粗銅作陽極,用CuSO4溶液作電解液。通入直流電,作為陽極的粗銅逐漸溶解,在陰極上析出純銅,從而達(dá)到提純銅的目的。
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⑴改變金屬的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)合金鋼中含有合金元素,使組織結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,耐腐蝕。如:不銹鋼。
⑵在金屬表面覆蓋保護(hù)層。常見方式有:涂油脂、油漆或覆蓋搪瓷、塑料等;使表面生成致密氧化膜;在表面鍍一層有自我保護(hù)作用的另一種金屬。
⑶電化學(xué)保護(hù)法
①外加電源的陰極保護(hù)法:接上外加直流電源構(gòu)成電解池,被保護(hù)的金屬作陰極。
②犧牲陽極的陰極保護(hù)法:外加負(fù)極材料,構(gòu)成原電池,被保護(hù)的金屬作正極。 class=reference data-refid=1 data-type=reference unselectable=on v:shapes="reference32">
鈉、鈣、鎂、鋁等活潑金屬,很難用還原劑從它們的化合物中還原得到單質(zhì),因此必須通過電解熔融的化合物的方法得到。如電解熔融的氯化鈉可以得到金屬鈉:
陰極:2Na++2e-=2Na
陽極:2Cl――2e-=Cl2↑
(1)陽極:與電源的正極相連。
當(dāng)陽極的電極材料為金屬(Pt或Au除外)時(shí),通電后作電極的金屬失去電子變成金屬離子,溶解到電解質(zhì)溶液中。
當(dāng)陽極的電極材料是惰性物質(zhì)(如Au、Pt或石墨)時(shí),通電后溶液中的陰離子在陽極上失去電子,當(dāng)溶液中同時(shí)存在多種陰離子時(shí),還原性強(qiáng)的離子先失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)。
常見陰離子的還原性由強(qiáng)到弱的順序是:活性電極>S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根離子(如SO42-、NO3-等)>F-。
Cl-和OH-在電解時(shí)的電極反應(yīng)式分別是:2Cl-―2e-=Cl2↑
4OH-―4e-=2H2O+O2↑
因?yàn)樗婋x能夠產(chǎn)生OH-,所以電解含氧酸鹽溶液時(shí),在陽極上是OH-放電生成氧氣,而含氧酸根離子不發(fā)生變化。(當(dāng)陽極為惰性金屬常用的為C、鉑、金時(shí),自身放電)
(2)陰極:與電源的負(fù)極相連。在陰極上發(fā)生還原反應(yīng)的是溶液中的陽離子。
當(dāng)溶液中存在多種陽離子時(shí),按金屬活動(dòng)性順序,越不活潑的金屬,其陽離子的氧化性越強(qiáng),越容易被還原。在水溶液中,鋁之前的金屬的陽離子不可能被還原。
陽極出氧鹵,陰極氫金屬。
鹽的離子都放電,離子濃度急速減;
鹽的離子不放電,水耗離子濃度添。
酸根離子單放電,產(chǎn)物必得鹵氫堿;
金屬離子單放電,產(chǎn)物必得含氧酸。
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