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专题十三电化学

电能转化为化学能——电解

一、电解的原理

〔一〕相关概念

1、电解：电流(外加直流电)通过电解质溶液而在阴阳两极引起氧化复原反响(被动的不是自发的)的过程

2、电解池：能够发生电解的装置叫电解池

3、构成电解池的条件：

〔1〕外加直流电源

〔2〕两个固体电极

阴极：与电源“—”极相连的电极；得到电子，发生复原反响的电极；电子流入，阳离子移向的电极。

阳极：与电源“+”极相连的电极；失去电子，发生氧化反响的电极；电子流出，阴离子移向的电极。

〔3〕电解质溶液或熔融电解质

〔4〕构成闭合的电路

〔二〕电极产物的判断和电极方程式的书写

1、电极反响：

2、电解熔融NaCl

1〕、通电前，熔融氯化钠中存在哪些离子？这些离子的运动情况怎样？

2〕、通电后，外电路上的电流方向怎样？

3〕、接通电源后，熔融氯化钠中Na+、Cl-各向那个方向运动？

e-e-Cl-Na+石墨电极铁电极熔融

e-

e-

Cl-

Na+

石墨电极

铁电极

熔融NaCl

电解熔融NaCl

在熔融NaCl中，存在自由移动的Na+和Cl-，做杂乱无章的运动。通电后，电子由电源的负极流出，聚集到铁电极上。由于正负电荷相互吸引，Na+要移向铁电极，做定向移动。Na+在铁电极上得到电子，Na++e-=Na，发生复原反响。Cl-要移到石墨电极上，失去电子，2Cl-—2e-=Cl2↑，发生氧化反响。为了维持电流，Cl-要不断地失去电子，不断地定向移动到石墨电极上。这样在通电的情况下NaCl就分解成了Na和Cl2，电能就转化为化学能储存在Na和Cl2里面了。这个过程就称之为电解。

电荷要守恒阴极：2Na++2e-=2Na

电荷要守恒

阳极：2Cl-—2e-=Cl2↑

总方程式：2Na++2Cl-2Na+Cl2↑〔离子方程式〕

2NaCl2Na+Cl2↑〔化学方程式〕

3、电解CuCl2的电极反响的书写。

Cu

Cu2+

H+

Cl-

OH-

e-

e-

石墨电极

石墨电极

CuCl2溶液

电解CuCl2溶液

3、书写步骤：

〔1〕分析电极材料

是惰性电极还是活性电极〔Fe、Cu，Ag)等金属，假设阳极是活性电极，那么阳极反响为电极材料失去电子，变成离子进入溶液；假设为惰性材料，那么根据阴阳离子的放电顺序，依据阳氧阴还的规律来书写电极反响式。

〔2〕明确电解液中存在的离子

CuCl2溶液中存在哪些自由移动的离子？

〔3〕是哪些离子得失电子

放电顺序：

阴极：阳离子得电子顺序：

Ag+Hg2+Fe3+Cu2+H+〔酸〕Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+H+〔水〕Al3+Mg2+Na+Ca2+K+

阳极：阴离子失电子顺序：活性电极﹥阴离子。即：

CuHgAgS2－I－Br－Cl－OH－〔NO3－、SO42－含氧酸根〕F-

二、电解原理的应用

电解的类型：

类型

实例

电极反响特点

电解对象

电解质浓度

pH

溶液复原

电解水

NaOH

阴：2H++2e-====H2↑

阳：4OH--4e-====2H2O+O2↑

水

增大

增大

加水

H2SO4

水

增大

减小

加水

Na2SO4

水

增大

不变

加水

电解电解质

HCl

电解质电离出的阴阳离子分别在两极放电

电解质

减小

增大

通氯化氢

CuCl2

电解质

减小

—

加氯化铜

放H2生碱

NaCl

阴极：H2O放H2生碱阳极：

电解质阴离子放电

电解质

和水

生成新电解质

增大

通氯化氢

放O2生酸

CuSO4

AgNO3

阴极：电解质阳离子放电

阳极：H2O放O2生酸

电解质

和水

生成新电解质

减小

加氧化铜

〔一〕氯碱工业示意图及阳离子交换膜的两个优点。

Na

Na+

Na+

H2O(含少量NaOH)

NaOH浓溶液

NaCl稀溶液

NaCl浓溶液

H2

Cl2

阳离子交换膜

【强调】离子放电顺序是对在一定条件下，离子并不都能在电极上发生反响。而且所给的离子放电顺序是一定条件下的经验规律，不同的实验条件会存在不同的顺序，规律是有条件限制的。

〔二〕铜的电解精炼

粗铜：含杂质〔Zn、Fe、Ni、Ag、Au等〕

〔三〕电镀

利用电解原理在某些金属外表镀上一薄层其他金属或合金的过程。

电极：阴极——镀件(待镀金属制品)

阳极——镀层金属或惰性电极

电镀液：含有镀层金属离子的电解质溶液。