电解质溶液在通电情况下的变化
电解的原理

电解的原理电解是一种通过电流使电解质发生化学变化的过程。
在电解过程中,电解质溶液或熔融状态下的电解质被电流通过,发生氧化还原反应,从而在阳极和阴极上析出相应的物质。
电解是一种重要的化学反应过程,广泛应用于电化学、冶金、化工等领域。
电解的基本原理是电解质在电场作用下发生离子迁移,从而在电极上发生氧化还原反应。
在电解过程中,电解质溶液中的正离子向阴极迁移,而负离子向阳极迁移。
当正离子到达阴极时,它们接受电子并发生还原反应;而当负离子到达阳极时,它们失去电子并发生氧化反应。
这样,电解质溶液中的物质就被分解成了对应的元素或化合物。
电解的原理可以用化学方程式来表示。
以氯化钠为例,当氯化钠溶液被电解时,会发生如下的化学反应:在阴极上,2H2O + 2e→ H2 + 2OH-。
在阳极上,2Cl→ Cl2 + 2e-。
综合反应,2H2O + 2Cl→ H2 + Cl2 + 2OH-。
从上述化学反应可以看出,电解过程中氯化钠分解为氢气、氯气和氢氧根离子。
这个过程就是电解的基本原理所在,通过电流使电解质分解成相应的物质。
电解的原理也可以通过离子迁移和电极反应来解释。
在电解质溶液中,正离子向阴极迁移的同时,阴离子向阳极迁移。
在电极上,正离子接受电子发生还原反应,而负离子失去电子发生氧化反应。
这样,电解质溶液中的化学物质就被分解成了相应的物质。
电解的原理对于许多工业过程具有重要意义。
例如,电解可以用于生产金属、制取氯气、生产氢氧化钠等。
在电化学领域,电解也被广泛应用于电池、电解池等设备中。
此外,电解还可以用于废水处理、废气处理等环境保护领域。
总之,电解是一种重要的化学反应过程,其原理是通过电流使电解质发生化学变化。
电解的原理可以通过化学方程式、离子迁移和电极反应来解释。
电解的原理在工业生产、电化学、环境保护等领域有着广泛的应用。
通过深入理解电解的原理,可以更好地应用电解技术,促进工业生产和科学研究的发展。
电解反应的反应原理

电解反应的反应原理电解反应是指在电解质溶液中,当通电时,正负电荷离子在电场作用下向相反方向移动,从而发生化学反应的过程。
电解反应是电化学中非常重要的一种化学反应类型,它在生产、实验室分析和环境保护等方面都有着广泛的应用。
电解反应的基本原理是离子在电场中的迁移,它遵循着离子在电场中迁移的规律。
在电解质溶液中,正离子向阴极迁移,而负离子向阳极迁移。
当正离子在阴极接受电子并发生还原反应时,负离子在阳极失去电子并发生氧化反应。
这样,电解质溶液中的正负离子就会发生化学反应,从而导致电解反应的发生。
电解反应的原理可以用化学方程式来表示。
以氯化钠为例,当氯化钠溶液被电解时,其中的氯离子在阳极发生氧化反应,生成氯气:2Cl^→ Cl2 + 2e^-。
而钠离子在阴极发生还原反应,生成钠金属:2Na^+ + 2e^→ 2Na。
这样,氯化钠溶液就发生了电解反应,生成了氯气和钠金属。
除了溶液电解反应外,固体电解反应也是电解反应的一种形式。
在固体电解反应中,固体电解质在高温下被电解,正负离子在固体电解质中迁移并发生化学反应。
固体电解反应在工业生产中有着重要的应用,例如氧化铝的电解制取铝金属,氯化钠的电解制取氯气和氢气等。
电解反应的原理也与电解槽的结构和电解条件密切相关。
电解槽通常由阳极、阴极和电解质溶液组成,通过外加电源施加电压,使阳极和阴极之间产生电场,从而促使正负离子在电解质溶液中迁移并发生化学反应。
电解条件如电流密度、温度、电解质浓度等也会对电解反应的进行产生影响。
总之,电解反应是离子在电场中迁移并发生化学反应的过程,它是电化学中的重要内容之一。
通过深入理解电解反应的原理,我们可以更好地应用电解反应在生产和实验室分析中,为社会和科学研究做出更大的贡献。
电解时观察到的现象

电解时观察到的现象
电解是指利用电流将化学物质分解成离子或原子的过程。
在电解过程中,通常会观察到一些特定的现象,这些现象包括:
1. 气体释放,在电解过程中,如果有水或其他溶液参与,通常会观察到气体释放的现象。
例如,当通电电解水时,会观察到氢气和氧气在电极上释放的现象。
2. 电极反应,在电解过程中,电极上会发生化学反应。
在阳极上通常发生氧化反应,而在阴极上通常发生还原反应。
这些反应会导致电极上产生气泡或其他化学物质的沉淀。
3. 电解液的颜色变化,有时候,在电解过程中,电解液的颜色会发生变化。
这是因为电解过程中产生的离子或产物会导致电解液的颜色发生改变。
4. 电解液温度变化,在一些情况下,电解过程会伴随着温度的变化。
这是因为电解过程是一个吸热或放热的过程,因此电解液的温度可能会发生变化。
总的来说,电解过程中观察到的现象主要包括气体释放、电极反应、电解液的颜色变化和温度变化。
这些现象可以帮助我们理解电解过程中发生的化学变化。
电解质溶液的电解实验

电解质溶液的电解实验电解质溶液的电解实验是化学实验中常见的一种实验方法,通过在电解质溶液中通电,使溶液中的离子被电解成原子或原子团,从而观察电解质溶液的化学性质和电学性质。
电解质溶液是指在溶液中能够自由移动的电解质,如酸、碱和盐。
在电解实验中,一般使用两个电极:阳极(正极)和阴极(负极)。
阳极在电解过程中是电流流入的地方,通常是由石墨或铂金制成;而阴极是电流流出的地方,常用的材料是铜或银。
将电解质溶液放置在容器中,将阳极和阴极插入其中,并将它们连接到电源上,通电后,阳极会因为氧化反应而发生化学变化,阴极则会因为还原反应发生变化。
这是因为电解质溶液中的电解质在电解过程中会分解成正离子和负离子。
正离子会向阴极移动,在阴极发生还原反应,负离子则会向阳极移动,在阳极发生氧化反应。
通过电解质溶液的电解实验,我们可以观察到一些有趣的现象。
例如,当我们将纯水(不加任何溶质)进行电解实验时,我们会发现气泡从两个电极上冒出来。
这是因为水在电解过程中会分解成氢离子和氧离子。
氢离子会向阴极移动,在阴极上发生还原反应,生成氢气。
氧离子则会向阳极移动,在阳极上发生氧化反应,生成氧气。
通过观察气泡的性质和数量,我们可以推断出纯水的电离程度和电导率。
除了纯水的电解实验外,我们还可以通过电解各种电解质溶液来研究它们的化学性质和电学性质。
例如,当我们电解氯化钠溶液时,会观察到氯气从阳极产生,氢气从阴极产生。
这是因为在氯化钠溶液中,钠离子会向阴极移动,在阴极上发生还原反应生成钠金属,氯离子则会向阳极移动,在阳极上发生氧化反应生成氯气。
通过观察气体的产生和观察溶液中的反应物浓度的变化,我们可以判断出反应的进行程度和电解质的浓度。
另外,电解质溶液的电解实验还可以用来研究电解物质的电化学行为。
通过测量电解质溶液中的电解电位和电流强度,我们可以得到物质在电解过程中的电荷转移情况、电化学等效物质的含量和电解物质的稳定性等重要参数。
总的来说,电解质溶液的电解实验是一种重要的化学实验方法,通过观察电解质溶液在电解过程中的化学和电学变化,可以研究电解质的化学性质、电学性质和电化学行为。
7.4电解质溶液在通电情况下的变化教案

7.4电解质溶液在通电情况下的变化教案7.4 电解质溶液在通电情况下的变化<复习>什么是电离?电离需要通电吗?如果在电解质溶液中通直流电会有什么情况出现呢? Eg.实验室电解饱和⾷盐⽔通电前 NaCl → Na + + Cl -H 2OH + + OH -通电中阳离⼦( Na +, H + )向极移动阴离⼦(Cl - , OH -)向极移动电解池将两电极与直流电源连接后,能强迫电流在其中通过,使电能转换为化学能的装置电极阳极:与电源正极相连阴极:与电源负极相连隋性电极:只导电,不参与氧化还原反应(C/Pt) 活性电极:既导电⼜参与氧化还原反应(Cu/Ag) ⼀、电解1、概念:使直流电通过电解质溶液⽽发⽣氧化还原反应的过程。
电能→化学能电解槽(池):电能转化为化学能的装置2、原理(1)电解饱和⾷盐⽔阳极:2Cl - - 2e →Cl 2↑(氧化反应)现象:有⽓泡,湿润的淀粉KI 试纸变蓝阴极:2H + + 2e →H 2 ↑(还原反应)现象:有⽓泡,附近先变红(酚酞),NaOH 在阴极区域总反应:2NaCl + 2H 2O 2NaOH + H 2 ↑ + Cl 2 ↑例1、某学⽣设计了⼀个“⿊笔写红字”的趣味实验。
滤纸先⽤氯化钠、⽆⾊酚酞的混合液浸湿,然后平铺在⼀块铂⽚上,接通电源后,⽤铅笔在滤纸上写字,会出现红⾊字迹。
据此,下列叙述正确的是A 铅笔端作阳极,发⽣还原反应B 铂⽚端作阴极,发⽣氧化反应C 铅笔端有少量的氯⽓产⽣D a 点是负极,b 点是正极例2、某学⽣想制作⼀种家⽤环保型消毒液发⽣器,设计了如右图的装置。
⽤⽯墨做为电极电解饱和氯化钠溶液,通电时使Cl 2被完全吸收,制得有较强杀菌能⼒的消毒液。
下列对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是A .a 为负极、b 为正极;NaClO 和NaClB .a 为阳极、b 为阴极;HClO 和NaClC .a 为正极、b 为负极;NaClO 和NaClD .a 为阴极、b 为阳极;HClO 和NaCl例3、取⼀张⽤饱和NaCl 溶液浸湿的pH 试纸,两根铅笔芯作电极,接通直接电源,⼀段时间后,发现a 电极与试纸接触处出现⼀个双⾊同⼼圆,内圆为⽩⾊,外圈呈浅红⾊。
电解和原电池原理

电解和原电池原理
电解和原电池原理可以分别描述如下:
电解的原理:
电解是指通过电流在电解质溶液中产生化学反应的过程。
当电解质溶液被通电时,正极吸引阴离子,负极吸引阳离子,从而形成电解质的离子迁移。
随着离子在溶液中的运动,它们会在电极表面发生电化学反应,从而引发一系列化学变化。
例如,当盐水(即氯化钠溶液)被通电时,氯离子在阳极发生氧化反应,钠离子在阴极发生还原反应,从而产生氯气和金属钠。
原电池的原理:
原电池是一种将化学能转化为电能的装置。
它由两个电化学电池组成,每个电化学电池间通过连接器相连。
每个电化学电池包含一个阳极和一个阴极,在它们之间有一个电解质溶液或一个导电性固体。
当原电池不连接任何外部电路时,电化学反应在两个电池之间平衡进行,形成电势差。
然而,一旦外部电路连接上,电子将从阴极流到阳极,产生电流。
同时,在电化学电池中,化学物质会发生氧化还原反应,从而不断地产生电子以维持电流的稳定。
不同种类的原电池采用不同的电化学反应,如锌-铜原电池利用锌在阳极的氧化和铜离子在阴极的还原。
7.4 电解质溶液在通电情况下的变化(学生版)杨浦高中补习班杨浦暑假补习班新王牌给您优质选择

7.4 电解质溶液在通电情况下的变化回忆:水被电解,分别在两极生成氢气和氧气,且气体的体积比为2:1。
2H2O 通电2H2↑+ O2↑为什么氢气和氧气分别在两个电极上产生呢?水是弱电解质,能电离出H+和OH—。
当接通直流电时,与电源负极相连的电极带负电,吸引H+,发生反应:2H++2e→H2↑;与电源正极相连的电极就带正电,吸引OH—,发生反应:4OH—-4e→O2↑+ 2H2O电解质的导电过程也就是电解质被电解的过程。
电解是电能转化为化学能的过程。
这种使直流电通过电解质溶液而发生氧化还原反应的过程叫做电解。
在这个电解水的装置中,与电源正极相连的碳棒为阳极,与电源负极相连的碳棒为阴极。
电极材料为石墨。
电流从电源的正极流出,经过阳极通过电解质溶液流向阴极。
整个这套装置就是电解池。
水的电解过程就是水电离出的两种离子在阴、阳两极的反应过程。
实验:电解饱和食盐水。
将一块长方形滤纸平放在玻璃板上,用NaCl酚酞试液充分浸润,分别用旧2号电池芯作阴阳极,分别用滤纸两端将电极轻轻相向卷在其中,并接通电源。
通电2分钟后,立即打开裹有碳棒的一端滤纸,发现滤纸变红,证明NaOH在阴极生成。
再打开另一端,滴入一滴碘化钾-淀粉溶液,滤纸变蓝,证明阳极有氯气生成。
为什么在阴极酚酞会变红?为什么阳极产生的是氯气而不是氧气?溶液中的离子比纯水多了两种:Na+、Cl—。
阴极酚酞变红,说明OH—浓度大于H+,由此可推测H+发生电极反应转化为氢气,使水的电离平衡被破坏,电离出更多的OH—;还说明H+的得电子能力大于Na+。
阳极带正电,吸引阴离子,产物是氯气而不是氧气,说明发生电极反应的是Cl—而不是OH—,即失电子能力Cl—> OH—。
电解饱和食盐水:阴极: 2 H++ 2e →H2↑(还原反应)得电子能力:H+ > Na+阳极: 2Cl— - 2e →Cl2↑(氧化反应)失电子能力:Cl— > OH—2NaCl + 2H 2O通电H 2↑+ Cl 2↑+ 2NaOH电解氯化铜溶液阴极:Cu 2++2e → Cu (还原反应)阳极:2Cl —- 2e →Cl 2↑(氧化反应) 化学方程式:CuCl 2 → Cu + Cl 2↑ 结合电解饱和食盐水可以发现:得电子能力:Cu 2+ > H +失电子能力: Cl — > OH —是否可以从中找出阳离子在溶液中得电子能力的规律?与过去学习过的什么规律有关?氧化性:Cu 2+ > H + > Na +恰好与这些元素在金属活动顺序表中单质的还原性的顺序相反。
电解质溶液在通电情况下的变化

阴极< Fe >: 2H+ + 2e → H2↑ 〔还原反应〕 5. 电极反应 阳极<C> : 2Cl- - 2e → Cl2↑〔氧化反应〕
6. 电解反应 2NaCl + 2H2O 通电 2NaOH + H2↑+ Cl2↑ 电解质溶液的导电过程就是电解质溶液电解的过程
如何将实验原理应用于实际生 产,采用何种设备?
2Cl- + 2H2O 电解 2OH- + H2↑+ Cl2↑
一、电解:使直流电通过电解质溶液而发生氧化还原反应的过程
1. 定义
电解池——把电能转化为化学能的装置.
2. 装置
C
Fe
NaCl溶液
<1>两电极接直流电源; 3. 形成条件
<2>电极插入电解质溶液; <3>形成闭合电路. 阴极: 与电源负极相连的电极 4. 电极名称 阳极: 与电源正极相连的电极
与电源负极相连的电极为阴极
电解池
与电源正极相连的电极为阳极
+
CC
阴 极
阳
极
原电池正负极应根据氧化还原反
应确定,活泼金属不一定是负极
电解质溶液
〔二〕电解产物的判断 ——常见阴阳离子的放电顺序
1、阳极产物:
①若活性电极〔 Pt以前的金属〕,则电极本身
②若失惰电性子电,电极极〔被P溶t、解A.u、C〕,则根据阴离子 的放电顺序判断. 阴离子放电顺序: S2- > I- > Br- > Cl- > OH- > 含氧酸根离子
在电解饱和食盐水制烧碱的工业上,使用阳离子交换膜把 电解槽分成阴极室和阳极室,使阴极产物、NaOH溶液与 阳极产物分开,避免混合和接触.
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7.4电解质溶液在通电情况下的变化一.教学目标1.知识与技能(1)饱和氯化钠溶液的电解(B)(2)电解池的构造与工作原理(B)2.过程与方法通过电解饱和食盐水的实验,运用观察、分析、抽象、概括的思维方法探究电解池结构以及工作原理。
3.情感态度与价值观(1)从对电解水、饱和食盐水实验现象的分析中,领悟宏观表象和微观本质的关系。
(2)通过对阳离子交换膜电解槽的认识,感受电解原理在工业生产中的应用和技术的进步。
二.教学重点和难点1.重点电解原理、饱和食盐水中离子的放电顺序2.难点电解饱和食盐水的阴极区产物三.教学用品电解水的实验用具一套电解饱和食盐水的微型学生实验用品四.教学过程一、电解饱和食盐水1、实验装置2、实验现象①在U型管的两个电极上都有气体放出。
②阳极放出有刺激性气味的黄绿色气体,并且能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝,说明放出的是Cl2;③阴极放出无色的气体,经爆鸣验证是H2;④同时发现阴极附近溶液变红,这说明溶液里有碱性物质生成。
3、理论解释为什么会出现这些实验现象呢?这是因为NaCl是强电解质,在溶液里完全电离,水是弱电解质,也微弱电离,因此在溶液中存在着Na+、H+、Cl-、OH-四种离子。
当接通直流电源后,带负电的OH-和Cl-向阳极移动,带正电的Na+和H+向阴极移动。
在这样的电解条件下,Cl-比OH-容易失去电子,在阳极被氧化成氯原子,氯原子结合成氯分子放出,使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝。
H+比Na+容易得到电子,因而H+不断地从阴极获得电子被还原为氢原子,并结合成氢分子从阴极放出。
阳极反应:2Cl--2e-=Cl2↑(氧化反应)阴极反应:2H++2e-=H2↑(还原反应)在上述反应中,H+是由水的电离生成的,由于H+在阴极上不断得到电子而生成H2放出,破坏了附近的水的电离平衡,水分子继续电离出H+和OH-,H+又不断得到电子变成H2,结果在阴极区溶液里OH-的浓度相对地增大,使酚酞试液变红。
因此,电解饱和食盐水的总反应可以表示为:4、实验总结①电解像这种使直流电通过电解质溶液而发生氧化还原反应的过程叫做电解。
②电解是电能转变为化学能的过程,可见,电解质溶液的导电过程也就是电解质溶液的电解过程。
5、用途工业上利用这一反应原理,制取烧碱、氯气和氢气。
6、拓展:离子交换膜法①在上面的电解饱和食盐水的实验中,电解产物之间能够发生化学反应,如NaOH溶液和Cl2能反应生成NaClO、H2和Cl2混合遇火能发生爆炸。
在工业生产中,要避免这几种产物混合,常使反应在特殊的电解槽中进行。
②离子交换膜法制烧碱目前世界上比较先进的电解制碱技术是离子交换膜法。
这一技术在20世纪50年代开始研究,80年代开始工业化生产。
离子交换膜电解槽主要由阳极、阴极、离子交换膜、电解槽框和导电铜棒等组成,每台电解槽由若干个单元槽串联或并联组成。
一个单元槽的示意图。
电解槽的阳极用金属钛网制成,为了延长电极使用寿命和提高电解效率,钛阳极网上涂有钛、钌等氧化物涂层;阴极由碳钢网制成,上面涂有镍涂层;阳离子交换膜把电解槽隔成阴极室和阳极室。
阳离子交换膜有一种特殊的性质,即它只允许阳离子通过,而阻止阴离子和气体通过,也就是说只允许Na+通过,而Cl-、OH-和气体则不能通过。
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溶液作用生成NaClO而影响烧碱的质量。
一台离子交换膜电解槽的示意图(共16个单元槽)。
二、电解氯化铜溶液1、实验装置在一个U型管中注入CuCl2溶液,插入两根石墨棒作电极,把湿润的碘化钾淀粉试纸放在与电池正极相连的电极附近。
接通直流电源,观察U型管内发生的现象及试纸颜色的变化。
2、实验现象①接通直流电源后,电流表指针发生偏转②阴极石墨棒上逐渐覆盖了一层红色物质,这是析出的金属铜;③在阳极碳棒上有气泡放出,并可闻到刺激性的气味,同时看到湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝,可以断定,放出的气体是Cl2。
这个实验告诉我们,CuCl2溶液受到电流的作用,在导电的同时发生了化学变化,生成了Cu和Cl2。
3、理论解释CuCl2溶液在电流的作用下为什么会分解生成Cu和Cl2呢?这是因为,CuCl2是强电解质,在水溶液中电离生成Cu2+和Cl-:CuCl2→Cu2++2Cl-通电前,Cu2+和Cl-在溶液里自由地移动着:通电后,在电场的作用下,这些自由移动的离子,改作定向移动。
带负电的阴离子向阳极移动,带正电的阳离子向阴极移动。
在阳极,Cl-失去电子被氧化成氯原子,并两两结合成Cl2,从阳极放出。
在阴极,Cu2+获得电子被还原成铜原子,覆盖在阴极石墨棒上。
在两个电极上发生的反应可以表示如下:阳极:2Cl--2e →Cl2↑(氧化反应)阴极:Cu2++2e →Cu(还原反应)4、实验总结①把电能转变为化学能的装置叫做电解池或电解槽。
②跟直流电源的负极相连的电极是电解池的阴极。
通电时,电子从电源的负极沿导线流入电解池的阴极。
③跟直流电源的正极相连的电极是电解池的阳极,通电时,电子从电解池的阳极流出,沿导线流回电源的正极。
这样,电流就依靠溶液里阴离子和阳离子的定向移动而通过溶液。
电解CuCl2溶液的化学反应方程式就是阳极上的反应和阴极上的反应的总和。
在上述电解过程中,没有提到溶液里的H+和OH-。
实际上,在水溶液中,还存在着水的电离平衡:H2O ⇌H++OH-因此,在CuCl2溶液中,存在着四种离子:Cu2+、Cl-、H+和OH-。
通电时,移向阴极的离子有Cu2+和H+,因为Cu2+比H+容易得到电子,所以Cu2+在阴极得到电子生成金属铜从溶液中析出。
通电时,移向阳极的离子有Cl-和OH-,在这样的实验条件下,Cl-比OH-容易失去电子,所以Cl-在阳极失去电子,生成Cl2。
5、原电池和电解池的比较原电池电解池能量转化化学能→电能电能→化学能组成条件①活泼性不同两电极用导线连接②两电极插入电解质溶液(自发反应)③形成闭合回路①两电极与电源连接②两电极插入电解质溶液③形成闭合回路装置特征异无电源;两极材料不同有电源;两极材料可相同,也可不同同两极上发生氧化还原反应电极名称由电极本身决定负极:较活泼金属正极:较不活泼金属(或其它导电性材料)由电源决定阳极:与电源正极连接阴极:与电源负极连接电极反应正极:得电子还原反应负极:失电子氧化反应阳极:失电子氧化反应阴极:得电子还原反应电子流向负极→正极电源负极→阴极电源正极←阳极6、铜的电解精炼一般火法冶炼得到的粗铜中含有多种杂质(如锌、铁、镍、银、金等),这种粗铜的导电性远不能满足电气工业的要求,如果用以制电线,就会大大降低电线的导电能力。
因此必须利用电解的方法精炼粗铜。
铜的电解精炼原理示意图铜的电解精炼原理电解时,用粗铜板作阳极,与直流电源的正极相连,用纯铜片作阴极,与电源的负极相连,用CuSO4溶液(加入一定量的硫酸)作电解液。
当含杂质的铜在阳极不断溶解时,位于金属活动性顺序铜以前的金属杂质如Zn、Fe、Ni等,也会同时失去电子,如:Zn-2e →Zn2+Ni-2e →Ni2+但是它们的阳离子比Cu2+难以还原,所以它们并不在阴极获得电子析出,而只是留在电解液里。
而位于金属活动性顺序铜之后的银、金等金属杂质,因为给出电子的能力比铜弱,难以在阳极失去电子变成阳离子溶解下来,当阳极上的Cu失去电子变成离子溶解之后,它们是以金属单质的形式沉积在电解槽底,形成阳极泥(阳极泥可作为提炼金、银等贵重金属的原料)。
这样,在阴极就得到了纯铜。
电解时,两极发生如下反应:阴极 Cu2++2e →Cu阳极 Cu-2e →Cu2+由于阳极上铜溶解的速率与阴极上铜沉积的速率相同,所以溶液中CuSO4的浓度基本保持不变,但需定时除去其中的杂质。
用电解精炼法所得到的铜叫做电解铜,它的纯度很高,可以达到99.95%~99.98%。
这种铜的导电性能良好,符合电气工业的要求,因此电解铜被广泛用以制作导线和电器等。
7、电镀铜①电镀电镀是利用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的过程,它是电解原理的又一重要应用。
电镀可以使金属更加美观耐用,增强防锈抗腐能力。
例如,钢铁是人们最常用的金属,但钢铁有个致命的缺点,就是它们易被腐蚀。
防止钢铁发生腐蚀的一种最常用方法就是在其表面镀上其他金属,如锌、铜、铬、镍等。
②电镀的原理与电解精炼铜的原理是一致的。
电镀时,一般都是用含有镀层金属离子的电解质配成电镀液;把待镀金属制品浸入电镀液中与直流电源的负极相连,作为阴极;而用镀层金属作为阳极,与直流电源正极相连。
通入低压直流电,阳极金属溶解在溶液中成为阳离子,移向阴极,这些离子在阴极获得电子被还原成金属,覆盖在需要电镀的金属制品上。
③铜有许多优良性能,被广泛应用于工业中,如人们常在钢铁表面镀铜来改善金属制件的性能。
镀铜层虽然可以直接用作表层,但通常则主要用于电镀其他金属前的预镀层。
例如,在钢铁表面电镀其他金属时,往往要先预镀上一薄层铜,然后再镀所需镀的金属,这样可以使镀层更加牢固和光亮,因此镀铜是应用最广的电镀方法。
在烧杯里放入CuSO4溶液,用一铁制品(用酸洗净)作阴极,铜片作阳极(如图)。
通电,观察铁制品表面颜色的变化。
通过实验,我们可以发现,银白色的铁制品变成紫红色的了。
当然,在电镀的实际生产中,反应过程远比这个实验复杂得多。
为了使镀层致密、坚固、光亮,生产中要采取很多措施。
例如,在电镀前要对镀件进行抛光、除油、酸洗、水洗等预处理,并且还常在电镀液中加入一些其他盐类,以增加溶液的导电性,促进阳极的溶解,还要在电镀液中加入一些添加剂;在电镀时,要不断搅拌,并控制温度、电流、电压和使电解液的pH在一定范围之内。
在电镀工业的废水中常含有剧毒物质,如氰化物、重金属等。
这些有毒物质如随废水流入自然水域,会严重污染水体。
氰化物会毒死水中生物,而重金属会被贝类等吸收,最终危害人类健康。
因此,绝不允许将电镀废水直接排入自然水域,必须经过处理,回收其中的有用成分,把有毒有害物质的浓度降低到基本无害的水平,符合工业废水排放标准。
减小电镀污染的另一重要途径是改进电镀工艺,尽量使用污染少的原料,如改变电镀液成分,采用无氰电镀工艺等。
8、电解产物的判断:阳极产物:①若为金属电极,则金属失去电子:M –ne →M n+②若为惰性电极,则比较溶液中阴离子放电顺序,容易失电子的阴离子优先放电。
[结论]1. 阳离子放电顺序: Ag+ Hg2+Fe3+Cu2+ H+Pb2+Sn2+ Fe2+Zn2+Al3+Mg2+Na+Ca2+K+依次减弱阴极产物:与电极材料无关,比较溶液中阳离子放电顺序,容易得电子的阳离子优先放电。
[结论]2.阴离子放电顺序:阴离子失电子能力依次减弱S2- I-Br -Cl -OH -含氧酸根F -9、电化学基本原理①原电池、电解池、电镀池的判断原电池无外接电源、符合原电池的形成条件电解池有外接电源、阳极不参加反应为电解池、阳极参加反应一般为电镀池当两电池串联时,原电池两极材料明显不同,而且有一极能和电解质溶液发生反应,而电解池一般来说两极材料是一样的或与电解质溶液不发生反应②、可逆电池电极的判断:例:某蓄电池放电、充电时的反应为:Fe+Ni 2O 3+3H 2O ⇌ Fe(OH)2+2Ni(OH)2,下列推断中不正确的是 ( ) A.放电时,Fe 为正极,Ni 2O 3为负极B.充电时,阴极上的电极反应式是Fe(OH)2+2e -→Fe+2OH -C.充电时,Ni(OH)2为阳极D.蓄电池的电极必须浸在某种碱性电解质溶液中原电池 电解池正 + 负 阳 + 阴③、电极反应式的书写方法: 对于燃料电池:可根据电解液写出燃料电池总反应,再写出正极的电极反应式(一般较简单如:O 2+2H 2O+4e-=4OH-),然后由燃料电池总反应减去正极的电极反应式得负极的电极反应式(但要注意电极反应式中不能有氧化剂),或根据电荷守恒直接写出负极反应式。