電解規(guī)律電解與電鍍

1、第二節(jié) 電能轉(zhuǎn)化為化學能 一、電解規(guī)律(1)陰極 : 氧化性越強,越易放電 (溶液中陽離子得電子) -與電極材料無關(guān). 【知識儲備】離子的放電順序Ag+Hg2+Fe3+Cu2+H+(濃度大)Pb2+Sn2+Fe2+ Zn2+ H+ (濃度小) Al3+Mg2+Na+Ca+K+活性電極S 2-I -Br -Cl -OH -NO3 -SO42-(等含氧酸根離子）F-(2)陽極: 還原性越強,越易放電(陽極本身或溶液中陰離子失電子) -與電極材料有關(guān). 若陽極為活性電極,則陽極本身失電子溶解. 若陽極為惰性電極,則溶液中陰離子失電子.注意: 離子放電順序與電極材料離子本身的氧化性還原性及離子濃度等因

2、素有關(guān).(1)離子濃度相同或相近時,由離子的放電順序確定.如:用惰性電極電解0.1mol/LAgNO3與0.1mol/LCu(NO3)2混合溶液 ,Ag先析出,Cu后析出.又如:用惰性電極電解0.1mol/LFeCl3和0.1mol/LCuCl2混合溶液,陰極初始反應為:Fe3+e-=Fe2+,開始并沒有Cu析出.(2)離子濃度不同,將影響離子放電順序.如: 電解1mol/LZnCl2溶液,因C(Zn2+) C(H+),所以Zn2+先放電思考：電解含氧酸，如:H2SO4HNO3H3PO4活潑金屬含氧酸鹽，如:Na2SO4KNO3強堿，如:NaOHKOHCa(OH)2Ba(OH)2陽極: 4OH

3、- 4e- = 2H2O + O2陰極: 4H+ 4e- =2H2總反應: 2H2O = 2H2 + O2電解過程中溶液濃度及PH值如何變化?溶液濃度增大.PH值變化有三種情況含氧酸-減小活潑金屬含氧酸鹽-不變強堿-增大通電相當于電解水.陽極產(chǎn)生O2，陰極產(chǎn)生H2 思考：電解不活潑金屬的含氧酸鹽（如CuSO4AgNO3等）實質(zhì)電解什么？如：電解CuSO4溶液陽極: 4OH- 4e- = 2H2O + O2陰極: 2Cu2+ + 4e-= 2Cu總反應：2CuSO4+2H2O=2Cu+O2+2H2SO4又如：電解AgNO3溶液陽極: 4OH- 4e- = 2H2O + O2陰極： 4Ag+ +4

4、e- = 4Ag總反應：4AgNO3+2H2O=4Ag+O2+4HNO3思考電解過程中溶液濃度和值如何變化？濃度減小，值減小通電通電電解質(zhì)和水同時電解，陽極產(chǎn)物是O2，陰極產(chǎn)物是析出不活潑金屬思考：電解活潑金屬無氧酸鹽(如 :NaCl 等)實質(zhì)電解什么？如:電解食鹽水陽極: 2Cl- - 2e- = Cl2陰極: 2H+ + 2e- = H2總反應: 2NaCl+2H2O=2NaOH+H2+Cl2思考電解過程中溶液濃度和PH值如何變化?溶液濃度減小,PH增大.通電電解質(zhì)和水同時電解.陽極產(chǎn)生非金屬,陰極產(chǎn)生H2思考：電解無氧酸(如:HCl) 不活潑金屬無氧酸鹽(如CuCl2)實質(zhì)電解什么？電解

5、鹽酸陽極：2Cl- 2e- = Cl2陰極：2H+ + 2e- = H2總反應：2HCl = H2+Cl2電解CuCl2陽極:2Cl- 2e- = Cl2 陰極:Cu2+2e- = Cu總反應：CuCl2 = Cu + Cl2思考電解過程中溶液的濃度和值如何變化？溶液濃度減小，值無氧酸-增大CuCl2-略減小通電通電實質(zhì)是電解質(zhì)本身電解電解物質(zhì)電極反應電解對象濃度變化PH變化電解質(zhì)復原所加物質(zhì)Na2SO4(aq)HCl(aq)CuCl2(aq)NaCl(aq)KBr(aq)CuSO4(aq)AgNO3(aq)用惰性電極電解下列溶液陽極:4OH-4e-=2H2O+O2陰極:2H+2e-=H2陽極

6、:2Cl-2e-=Cl2陰極:2H+2e-=H2陽極:2Cl-2e-=Cl2陰極:Cu2+2e-=Cu陽極:2Cl-2e-=Cl2陰極:2H+2e-=H2陽極:2Br-2e-=Br2陰極:2H+2e-=H2陽極:4OH-4e-=2H2O+O2陰極:Cu2+2e-=Cu陽極:4OH-4e-=2H2O+O2陰極:Ag+e-=AgH2OHClCuCl2NaClH2OKClH2OCuSO4H2OAgNO3H2O增大減小減小減小減小減小減小不變增大增大增大減小減小H2OHClCuCl2HClHBr稍小CuOAg2OH2SO4(aq)NaOH(aq)陽極:4OH-4e-=2H2O+O2陰極:2H+2e-=

7、H2H2O增大減小H2O陽極:4OH-4e-=2H2O+O2陰極:2H+2e-=H2H2O增大增大H2O（1）電解含氧酸、強堿溶液及活潑金屬的含氧酸鹽，實質(zhì)上是電解水。（2）電解不活潑金屬的含氧酸鹽，陽極產(chǎn)生氧氣，陰極析出不活潑金屬。（3）電解活潑金屬無氧酸鹽，陰極產(chǎn)生氫氣，陽極析出非金屬。（4）電解熔融物不活潑金屬無氧酸鹽無氧酸，實際上是電解電解質(zhì)本身。電解規(guī)律電解后溶液的PH變化分析1、H+和OH-均放電決定原溶液的性質(zhì)如：電解H2SO4、NaOH、Na2SO42、只有H+放電，而OH-不放電PH增大如：電解HCl、NaCl3、只有OH-放電，而H+不放電PH減小如：電解CuSO44、H+

8、、OH-都不放電考慮水解及氣體溶于水的情況如：電解CuCl2（理論派與實驗派結(jié)論）氯堿工業(yè)1反應原理:陽極: 2Cl- 2e- = Cl2陰極: 2H+ + 2e- = H2總反應: 2NaCl+2H2O=2NaOH+H2+Cl2 陰極產(chǎn)物 陽極產(chǎn)物通電工業(yè)上用電解飽和食鹽水的方法來制取NaOHCl2和H2,并以它們?yōu)樵仙a(chǎn)一系列化工產(chǎn)品,稱為氯堿工業(yè).二、電解原理應用濕潤的淀粉碘化鉀試紙變藍點燃，聽爆鳴聲2設備-離子交換膜電解槽 陽離子交換膜把電解槽隔成陰極室和陽極室.陽離子交換膜只允許陽離子通過,而阻止陰離子和氣體通過. 作用： 即能防止陰極產(chǎn)生的H2和陽極產(chǎn)生的Cl2相混合而引起燭爆炸

9、又能避免Cl2和NaOH溶液作用生成NaClO而影響燒堿的質(zhì)量和產(chǎn)量.電解精煉銅陽極: 粗銅(含少量ZnFeNiAgAu等)陰極: 純銅電解液: CuSO4溶液(加入一定量的硫酸)陽極: Cu - 2e- = Cu2+Zn - 2e- = Zn2+Fe - 2e- = Fe2+Ni - 2e- = Ni2+(AuAg沉積下來,形成陽極泥) 提煉貴重金屬陰極:Cu2+ + 2e- = Cu CuSO4溶液濃度如何變？變小電鍍銅電鍍: 利用電解原理在某些金屬表面鍍上一層其他金屬或合金的過程.陽極: Cu(鍍層金屬) Cu - 2e- = Cu2+陰極: 待鍍金屬 Cu2+ + 2e- = Cu 電

10、解液: 含鍍層金屬離子的電解質(zhì)溶液電解煉銅要記清，粗銅陽極純銅陰，銅鹽溶液電解質(zhì)，銀鉑金成陽極泥。電鍍原理記周詳，鍍件陰極鍍層陽，鍍層離子電解液，工業(yè)實際更優(yōu)良。電解計算依據(jù)：所有電極上轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量相等電極產(chǎn)物變化量溶液中離子濃度的改變量多池串聯(lián)時各電極上產(chǎn)物的量阿佛加德羅常數(shù)的求算Q=It=eNAn(e-)2設備: 離子交換膜電解槽-由陽極陰極離子交換膜電解槽框和導電銅棒等組成,每臺電解槽由若干個單元槽串聯(lián)或并聯(lián)組成. 電解槽的陽極用金屬鈦網(wǎng)制成,為了延長電極使用壽命和提高電解效率,鈦陽極網(wǎng)上涂有鈦釕等氧化物涂層;陰極由碳鋼網(wǎng)制成,上面涂有鎳涂層;陽離子交換膜把電解槽隔成陰極室和陽極室.陽離子交換膜有一種特殊的性質(zhì), 即它只允許陽離子通過,而阻止陰離子和氣體通過.這樣即能防止陰極產(chǎn)生的H2和陽極產(chǎn)生的Cl2相混合而引起燭爆炸, 又能避免Cl2和NaOH溶液作用生成NaClO而影響燒堿的質(zhì)量和產(chǎn)量.3原料精制: 精制的目的是除去粗鹽水中的泥沙Ca2+Mg2+Fe3+SO42-雜質(zhì),以免成品混入雜質(zhì),同時也可以避免電解過程中產(chǎn)生Mg(OH)2之類的不溶性雜質(zhì)堵塞隔膜孔隙.最后通過陽離子交換樹脂除去少量的Ca2+Mg2+.