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电解池

电解池

什么是电解池将电能转化为化学能的一种装置。电解池原理原理:连接电源,使电流通过电解质溶液在阴阳两极上被迫发生非自发氧化还原反应,从而把电能转化为化学能。电解定义:电解是使电流通过电解质溶液(或者是熔融的电解质)而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程。CuCl2溶液通电后发生反应:CuCl2=(电解)Cu + Cl2阳极:2Clˉ―2e→Cl2阴极:Cu2﹢+2e→ Cu↓电解过程中的能量转化(装置特

目录

1. 什么是电解池

将电能转化为化学能的一种装置。

2. 电解池原理

原理:连接电源,使电流通过电解质溶液在阴阳两极上被迫发生非自发氧化还原反应,从而把电能转化为化学能。

电解定义:

电解是使电流通过电解质溶液(或者是熔融的电解质)而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程。

CuCl2溶液通电后发生反应:

CuCl2=(电解)Cu + Cl2

阳极:2Clˉ―2e→Cl2

阴极:Cu2﹢+2e→ Cu↓

电解过程中的能量转化(装置特点)一定不参与反应 不一定惰性电极阳极:不一定参与反应 也不一定是惰性电极

反应条件:

①连接直流电源

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

③两极处于电解质溶液或熔融电解质中

④两电极形成闭合回路

电极反应:

电极反应与电源的正极相连的电极称为阳极。

物质在阳极上失去电子,发生氧化反应。如上图装置中,Cl-在阳极上失去电子转化为Cl2,阳极反应式:2Cl- -2e- =Cl2↑ 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。如上图装置中,Cu2+在阴极是得到电子转化为Cu,阴极反应式:Cu2+ +2e- →Cu 简记为阴原(阴原)。

电解结果:

在两极上有新物质生成

反应规律:

阳极:活泼金属—电极失电子(Au,Pt 除外);

惰性电极—溶液中阴离子失电子

失电子能力:活泼金属(除Pt Au)>S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根(NO3 ->SO4 2-)>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+(即金属活泼性顺序表的逆向)

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。

3. 电解池的应用

电解工业:

1、氯碱工业

氯碱工业(电解饱和食盐水)制取氯气、氢气、烧碱。

饱和食盐水溶液中存在Na+和Cl-以及水电离产生的H+和OH-。

其中氧化性H+>Na+,还原性Cl->OH-。所以H+和Cl-先放电(即发生还原或氧化反应)。

阴极:2H++2e-=H2↑(还原反应)

阳极:2Cl--2e-=Cl2↑(氧化反应)

总反应的化学方程式:2NaCl+2H2O=(等号上为通电)2NaOH+H2↑+Cl2↑

用离子方程式表示:2Cl-+2H2O=(等号上为通电)2OH-+H2↑+Cl2↑。

2、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:Mn-e- =Mn+

阴极:Mn+ +e- =Mn

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。

3、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。

  ⑶电化学保护法

  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。

4、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:2Na++2e-=2Na

阳极:2Cl――2e-=Cl2↑

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