电解规律电解与电镀

电解后溶液的PH变化分析
• • • • • • • 1、H+和OH-均放电——决定原溶液的性质 如：电解H2SO4、NaOH、Na2SO4 2、只有H+放电，而OH-不放电——PH增大 如：电解HCl、NaCl 3、只有OH-放电，而H+不放电——PH减小 如：电解CuSO4 4、H+、OH-都不放电——考虑水解及气体溶 于水的情况 • 如：电解CuCl2（理论派与实验派结论）
思考：电解含氧酸，如:H2SO4﹑HNO3﹑H3PO4
活泼金属含氧酸盐，如:Na2SO4﹑KNO3
强碱，如:NaOH﹑KOH﹑Ca(OH)2﹑Ba(OH)2 相当于电解水.阳极产生O2，阴极产生H2 阳极: 4OH-- 4e- = 2H2O + O2↑ 阴极: 4H++ 4e- =2H2↑
总反应:
BaCl2→Na2CO3→NaOH→HCl
除SO42除Ca2+﹑过量 的Ba2+ 除Mg2+﹑Fe3+ 除CO32-,并调 节溶液PH值
有关离子 Ba2++SO42-=BaSO4↓, Ca2++CO32-=CaCO3↓ 方程式: Fe3++3OH-=Fe(OH)3↓, Mg2++2OH-=Mg(OH)2↓, H++OH-=H2O
3﹑原料精制:
精制时加入的试剂顺序为:
(NaOH)
精制的目的是除去粗盐水中的泥沙 2+ 2+ 3+ 2﹑Ca ﹑Mg ﹑Fe ﹑SO4 杂质,以免成 品混入杂质,同时也可以避免电解过程中 产生Mg(OH)2之类的不溶性杂质堵塞隔 膜孔隙.最后通过阳离子交换树脂除去少 量的Ca2+﹑Mg2+.
(Na2CO3)
阴极产物 阳极产物
2﹑设备--------离子交换膜电解槽
阳离子交换膜把电解槽隔成阴极室和阳极室.阳离 子交换膜只允许阳离子通过,而阻止阴离子和气体通过.
作用： ①即能防止阴极产生的H2和阳极产生的Cl2相混 合而引起烛爆炸 ②又能避免Cl2和NaOH溶液作用生成NaClO而影响烧碱 的质量和产量.
2﹑设备:
离子交换膜电解槽----------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. 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.这样即能防 止阴极产生的H2和阳极产生的Cl2相混合而引起 烛爆炸, 又能避免Cl2和NaOH溶液作用生成 NaClO而影响烧碱的质量和产量.
HO
2
HO
增大 增大 H2O
电解规律
（1）电解含氧酸、强碱溶液及活泼金属的含氧酸盐，实 质上是电解水。
（2）电解不活泼金属的含氧酸盐，阳极产生氧气，阴极 析出不活泼金属。 （3）电解活泼金属无氧酸盐，阴极产生氢气，阳极析出 非金属。 （4）电解熔融物﹑不活泼金属无氧酸盐﹑无氧酸，实际上 是电解电解质本身。
2H2O === 2H2 + O2↑
含氧酸------减小
通电
电解过程中溶液浓度及PH值如何变化?
溶液浓度增大. PH值变化有三 种情况
活泼金属含氧酸盐------不变
强碱------增大
思考：电解不活泼金属的含氧酸盐（如CuSO4﹑AgNO3 等）实质电解什么？ 电解质和水同时电解，阳极产物是O2，阴极产物是析出 不活泼金属． 阳极: 4OH-- 4e- = 2H O + O ↑
溶液浓度减小，ＰＨ值 CuCl2-----略减小
通电
用惰性电极电解下列溶液
电解物质 电极反应 电解对象 阳极:4OH--4e-=2H2O+O2↑ Na2SO4(aq) H2O 阴极:2H++2e-=H ↑
浓度 变化
PH 电解质复 变化 原所加物
质
HCl(aq) CuCl2(aq) NaCl(aq) KBr(aq) CuSO4(aq) AgNO3(aq) H2SO4(aq)
电解过程中溶液浓度和PH值如何变化?
思考
溶液浓度减小,PH增大.
思考：电解无氧酸(如:HCl) 不活泼金属无氧酸盐(如CuCl2)实质电解什么？ 实质是电解质本身电解． -- 2e- = Cl ↑ 阳极： 2Cl 电解盐酸 2
阴极：2H+ + 2e- = H2↑ 总反应：2HCl === H2↑+Cl2↑ -- 2e- = Cl ↑ 阳极 :2Cl 2 电解CuCl2 阴极:Cu2++2e- = Cu 通电 总反应：CuCl2 === Cu + Cl2↑ 电解过程中溶液的浓度和ＰＨ值如何变化？ 思考 无氧酸-----增大
Cu2+ + 2e- = Cu
变小
CuSO4溶液浓度如何变？
电镀铜
电镀: 利用电解原理在某些金属表面镀上一层其他金 属或合金的过程. 阳极: Cu(镀层金属) 阴极: 待镀金属 Cu - 2e- = Cu2+ Cu2+ + 2e- = Cu
电解液: 含镀层金属离子的电解质溶液 电解炼铜要记清，粗铜阳极纯铜阴，
浓度减小，ＰＨ值减小．
思考：电解活泼金属无氧酸盐(如 :NaCl 等)实质 电解什么？
电解质和水同时电解.阳极产生非金属,阴极产生H2 如:电解食盐水
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阳极: 2Cl- - 2e- = Cl2↑ 阴极: 2H+ + 2e- = H2↑
通电
总反应: 2NaCl+2H2O===2NaOH+H2↑+Cl2↑
铜盐溶液电解质，银铂金成阳极泥。 电镀原理记周详，镀件阴极镀层阳，
镀层离子电解液，工业实际更优良。
电解计算
• 依据：所有电极上转移电子的物质的量 相等 • ①电极产物变化量 • ②溶液中离子浓度的改变量 • ③多池串联时各电极上产物的量 • ④阿佛加德罗常数的求算 Q=It=e· NA· n(e-)
电解精炼铜
阳极: 粗铜(含少量Zn﹑Fe﹑Ni﹑Ag﹑Au等)
阴极:
阳极:
纯铜
电解液: CuSO4溶液(加入一定量的硫酸) Cu - 2e- = Cu2+ Zn - 2e- = Zn2+ Fe - 2e- = Fe2+
阴极:
Ni - 2e- = Ni2+
(Au﹑Ag沉积下来,形成阳极泥) 提炼贵重金属
阳极:2Cl--2e-=Cl2↑ 阴极:2H++2e-=H2↑ 阳极:2Cl--2e-=Cl2↑ 阴极:Cu2++2e-=Cu 阳极:2Cl--2e-=Cl2↑ 阴极:2H++2e-=H ↑
2
增大 不变 H2O 减小 增大 HCl 减小 稍小 CuCl2 HCl HBr
HCl CuCl2
阳极:2Br -2e-=Br
二、电解原理应用
氯碱工业
工业上用电解饱和食盐水的方法来制取 NaOH﹑Cl2和H2,并以它们为原料生产一系 列化工产品,称为氯碱工业. 阳极: 2Cl-- 2e- = Cl2↑ 阴极: 2H+ + 2e- = H2↑
通电
湿润的淀粉碘 化钾试纸变蓝 点燃，听爆鸣声
1﹑反应原理:
总反应: 2NaCl+2H2O===2NaOH+H2↑+Cl2↑
2
NaCl﹑H2O 减小 增大 KCl﹑H2O
阴极:2H++2e-=H2↑
2
减小 增大
阳极:4OH--4e-=2H2O+O2↑ CuSO4﹑H2O 阴极:Cu2++2e-=Cu 阳极:4OH--4e-=2H2O+O2↑
减小 减小 CuO 减小 减小 Ag2O 增大 减小 H2O
NaOH(aq)
AgNO3﹑H2O 阴极:Ag++e-=Ag 阳极:4OH--4e-=2H2O+O2↑ 2 阴极:2H++2e-=H2↑ 阳极:4OH--4e-=2H2O+O2↑ 2 阴极:2H++2e-=H ↑
活性电极＞S 2->I ->Br ->Cl ->OH ->NO3 >SO42-(等含氧酸根离子）>F-
注意: 离子放电顺序与电极材料﹑离子本身的 氧化性﹑还原性及离子浓度等因素有关. (1)离子浓度相同或相近时,由离子的放电顺序确定. 如:用惰性电极电解0.1mol/LAgNO3与 0.1mol/LCu(NO3)2混合溶液 ,Ag先析出,Cu后析出. 又如:用惰性电极电解0.1mol/LFeCl3和 0.1mol/LCuCl2混合溶液,阴极初始反应为:Fe3++e=Fe2+,开始并没有Cu析出. (2)离子浓度不同,将影响离子放电顺序. 如: 电解1mol/LZnCl2溶液,因C(Zn2+) ＞C(H+),所以 Zn2+先放电
如：电解CuSO4溶液
2 2
阴极: 2Cu2+ + 4e-= 2Cu
通电
总反应：2CuSO4+2H2O===2Cu+O2↑+2H2SO4
又如：电解AgNO3溶液 阳极: 4OH-- 4e- = 2H2O + O2↑ 阴极： 4Ag+ +4e- = 4Ag
通电
总反应：4AgNO3+2H2O===4Ag+O2↑+4HNO3 电解过程中溶液浓度和ＰＨ值如何变化？ 思考
第二节
电能转化为化学能
一、电解规律
【知识储备】离子的放电顺序
(1)阴极 : 氧化性越强,越易放电 (溶液中阳离子得 电子) ----与电极材料无关. Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+(浓度大)>Pb2+>Sn2+>Fe2+> Zn2+> H+ (浓度小)> > Al3+>Mg2+>Na+>Ca+>K+ (2)阳极: 还原性越强,越易放电(阳极本身或溶液 中阴离子失电子) ----与电极材料有关. 若阳极为活性电极,则阳极本身失电子溶解. 若阳极为惰性电极,则溶液中阴离子失电子.