电能转化为化学能—电解池.docVIP

1、电解原理 (1)定义：使电流通过电解质溶液(或熔融的电解质)而在阴阳两极引起氧化还原反应过程。 (2)装置特点：电能转化为化学能 (3) 形成条件： 与电源相连的两个电极； 电解质溶液(或熔融的电解质)； 形成闭合电路。 注意：电力和电解地比较 电离 电解 条件 电解质溶于水或熔融状态下 电解质电离后，在通直流电 过程 电解质理解成为自由移动的离子，如CuCl2=Cu2++2Cl- 阴、阳离子定向移动，再两极上失、得电子成为原子或分子，如：CuCl2=Cu+Cl2↑ 特点 之产生自由移动的离子 发生氧化、还原反应、生成新物质 联系 电解必须建立在电离的基础上 2、电解时电极产物的判断 (1)阳极产物的判断 首先看电极，如果使活性电极(金属活泼顺序表Ag以前)，则电极材料是电子，电极被溶解，溶液中的阴离子不能失电子。如果是惰性电极(Pt、Au、石墨)，则要在单溶液中的离子的失电子能力。此时根据阴离子放电顺序加以判断。(放电顺序及为得、失电子能力顺序) 阳极上的放电顺序：S2-I-Br-Cl-OH-NO3-SO42-F- 即：活性阳极(金属)无氧酸根离子OH-含氧酸根离子F- S2-、I-、Br-、Cl-、OH-‖NO3-、SO42-、F- 在溶液中只考虑此部分 注意：在溶液中含氧酸根离子不放电，常至最高价(中心原子)含氧酸根不放电，但非最高价(中心原子)含氧酸根的放电能力比OH-的强，如SO32-、MnO42-等。 (2)阴极阳离子的放电顺序： K+Ca2+Na+Mg2+Al3+Zn2+(H+)Fe2+Sn2+Pb2+(H+)Cu2+Fe3+Hg2+Ag+ Ag+、Hg2+、Fe3+、Cu2+、H+ ‖Pb2+、Sn2+、Fe2+、Zn2+ Al3+、Mg2+、Na+、Ca2+、K+ 水溶液中只考虑此部分 浓度很大时排在H+前 只在熔融状态下放电 阳离子的放电顺序基本上符合金属活动性顺序表，一般将H+的位置放在Cu2+后。但在电镀条件下，H+的位置在Zn2+后，Fe2+、Zn2+与H+顺序颠倒，即在水溶液中Fe2+、Zn2+的得电子能力比H+强，可人为水电离产生的氢离子浓度很小之故。 3、氯碱工业 (1)电解饱和食盐水以制备烧碱、氢气、氯气，电解饱和食盐水的工业叫氯碱工业。 (2)实验装置及原理 按右图装置，在U形管里倒入饱和食盐水，插入一根石墨棒作为阳极，一根铁棒作阴极。同时在两边管中各滴入几滴酚酞试液，并用湿润的碘化钾试纸检验阳极放出的气体。接通直流电源后，注意管内发生的现象。 实验原理分析： 阳极(放电顺序：Cl-OH-)： 2Cl--2e-=Cl2↑(氧化反应) 阴极(放电顺序：H+Na+)： 2H++2e-=H2↑(还原反应) 在上述反应中，由于H+在阴极上得到电子而生成H2，破坏了附近的水的电离平衡，促进了水继续电离，结果阴极区溶液里OH-的浓度增大而呈碱性。 总反应：2NaCl+2H2O2NaOH+ H2↑+ Cl2↑ (3)工业制备方法—离子交换膜法 离子交换膜电解槽的组成 由阳极(金属钛网)阴极(碳钢网)、离子交换膜、电解槽框和导电棒等组成，每台电解槽由若干个单元槽串联或并联组成。如下图表示一个单元槽的示意图。 将电解槽隔成阴极室和阳极室，它只允许阳离子(Na+)通过，而阻止阴离子(Cl-、OH-)和气体通过。这样既能防止阴极产生的H2和阳极产生的Cl2相混合而引起爆炸，又能避免Cl2和NaOH作用而生成NaClO而影响到烧碱的质量。 (4)原料的精制 粗盐的成分：粗盐中含有泥沙、Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42-等杂志，不符合电解要求，因此必须经过精制。 杂质的危害：Ca2+、Mg2+、Fe3+等金属离子在碱性环境中会生成沉淀，损坏离子交换膜；此外，杂质的存在会使得到的产品不纯。 除杂质的过程： (Ⅰ)除杂质时所加试剂的顺序要求是：a.Na2CO3必须在BaCl2之后； b.加入盐酸再过滤之后。 (Ⅱ)试剂加入顺序有多种选择，如：a.BaCl2、NaOH、Na2CO3、过滤、HCl； b.BaCl2、Na2CO3、NaOH、过滤、HCl； c.NaOH、BaCl2、Na2CO3、过滤、HCl。 注意：实验水的净化，石化工生产实际上的必要过程，其中涉及了许多化学反应、化学实验知识。 4、电镀 (1)定义：电镀使应用电解原理在金属表面镀上一薄层其他金属或合金的方法。 (2)目的：电镀的目的主要是使金属增强抗腐蚀能力、增加美观和表面硬度。 (3)镀层金属：通常是在空气或溶液中不易起变化的金属，如Cr、Zn、Ag、Cu等。 (4)原理：电镀时，把待渡金属制品作为阴极；用镀层金属作为阳极；用含有镀层金属离子的电解质配成电镀液。通低压直流电，阳极