电解原理及其应用经点答疑(二)

学科：化学

教学内容：电解原理及其应用经点答疑（二)

６.电解原理及电解装置在实际生产及科研中有何应用？

(1)冶炼活泼金属

①2ＮaCl （熔化）↑+2Cl Na 2电解

②2MgCl （熔化）↑+2Cl Mg 电解

③32O 2Al (熔化）↑+2633O 4Al AlF Na 电解

工业上，用纯净的氧化铝为原料，采用电解的方法来制铝．纯净的氧化铝熔点很高（约为204５℃）,很难熔化.现在都用冰晶石（63AlF Na ）作熔剂，使氧化铝在100０℃左右溶解在液态的冰晶石里,成为冰晶石氧化铝的熔融体,然后进行电解．

在冶炼铝的时候,阳极产生氧气，石墨阳极在如此高温条件下,将不断被氧气氧化而消耗,因而需不断补充石墨阳极．

(2)不活泼金属的精炼：

以粗铜作为阳极,纯铜为阴极，用4CuSO 溶液作电解液，精炼铜:

阳极 +-2Cu

2e Cu (A ｇ、P ｔ、A ｕ等沉积在阳极下部) 阴极 Cu 2e Cu 2++(+2Zn ，+3Fe 等留在溶液中)

具体分析:粗铜中含有的杂质可分为下列四类:

①镍、钴、铁、锌．

②金、银、钯等贵金属．

③含铜化合物如:O Cu 2、S Cu 2、Se Cu 2、Te Cu 2

④砷、锑、铋、锡等.

电解时,属于第一类的物质,以离子状态溶入电解液，但在阴极上不会析出．属于第二类的,在电解时不溶解，而以小粒状态由阳极上落下，形成所谓的阳极泥.属于第三类的几乎完全进入阳极泥，其中有一部分溶解于电解液而使溶液中铜离子浓度增大．属于第四类的是最有害的杂质,有在阴极上析出的可能,以致影响铜的质量，所以火法精炼时要尽可能的完全除去．另外在电解时，必须使电解槽内的溶液很好地循环流动,以防止阳极附近锑、砷等浓度

增加.

电解精炼铜时，铜在阳极上放电，形成铜离子，较铜活泼的杂质金属(如Ｚn 、Fe 、Ni)等也形成离子一同进入电解液中；由于Zn 、F ｅ、Ni 都比Cu 活泼,它们的氧化态(C ｕ、+2Zn 、

+2Fe 、+2M )比+2Cu 难获得电子．

所以当+2Cu 在阴极上放电转变为金属铜时,+2Zn 、+2Fe 、+2Ni 等离子不能在阴极上放电析出．而Au 、Ａg 、Pt 等杂质因为它们的金属活动性不及铜,在电解时不能溶解，在阳极区脱落下来沉积在阳极附近的槽底,称为阳极泥．在阳极上，只有铜沉积.

这样就得到纯度很高的（99.9８%)以上的精铜，从阳极泥中可以提取金银、硒、碲、铂、钯等贵重金属，它们的产可以抵偿大部分电能消耗费用．

（3）电镀:电镀是应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. 电镀时,把待镀的金属制品作阴极，把镀层金属作阳极，用含有镀层金属的离子的溶液作电镀液．在直流电的作用下，镀件表面就覆盖上了一层均匀光洁而致密的镀层.

如镀锌时,以锌为阳极，铁制品为阴极，2ZnCl 溶液为电镀液，通直流电时： 阳极：+-2 Zn 2e Zn

阴极:↓++ Zn

2e Zn 2 除+2Zn 、-Cl 离子之外，电镀液中还有由O H 2电离出的+H 及-OH ，在电镀控制的条件下，这些离子一般不起反应．

电镀的结果,阳极的锌（镀层金属）不断减少,阴极的锌(镀件上)不断增多，减少的锌与增加的锌的量相等，因此溶液里的2ZnCl 含量是保持不变的.

(４）制取化工产品——如氯碱工业：用于制备2Cl ,2H 及N ａOH

①装置:立式隔膜电解槽

②电极反应及总反应： 阳极：↑--2Cl 2e 2Cl 阴极:2H 2e

2H ++ 总反应:↑+↑++222Cl H NaOH 2O 2H 2NaCl 电解

例1 工业用2MnO 和K ＯH 为原料制取4KMnO ，主要生产过程分两步进行．第一步将2MnO 和固体KO Ｈ粉碎，混合均匀，在空气中加热至熔化，并连续搅拌，制取42MnO K ；第二步将42MnO K 的浓溶液进行电解，制取4KMnO .试回答以下问题：

（１）制取42MnO K 的2MnO 是这一氧化还原反应的__＿_____剂（“氧化”或“还原”)连续搅拌的目的是＿___＿＿__＿__＿.

（2）电解42MnO K 的浓溶液时,两极发生的电极反应式:

阴极是________＿＿＿__＿＿_＿＿_＿_______＿.

阳极是_＿___＿＿＿_______＿___＿_＿_____＿．

电解总的反应方程式是_＿______＿_＿＿_＿_________．

思路启迪 将2MnO 变为42MnO K 化合价升高，2MnO 被氧化,当属还原剂.

电解42MnO K 浓溶液，溶液中原有四种离子+H ,+K ,-24MnO ,-OH ；在阴极上失电子的应是放电能力较强的+H ；由题意,在阳极上放电的应是-24MnO 而非-OH ．

规范解法 （1）还原;充分氧化

（2）阴极:↑++2H 2e 2H 阳极：-

--42

42MnO 2e 2MnO 总方程

式:24242H 2KOH 2KMnO O 2H MnO 2K +++通电

例2 氯碱厂电解饱和食盐水制烧碱的工艺流程如下图:

（1）若用立式隔膜电解槽来电解食盐水制烧碱和氯气，电解槽中用________作阳极,用___＿＿___作阴极.设置石棉隔膜的作用是_____＿____＿___＿___＿＿__＿____＿____＿＿___＿；电解食盐水总的离子方程式为＿____________；在电源负极相连的电极附近,溶液的pH_____＿__（选填“不变”,“升高”或“下降”.

(2)若粗盐中-24SO 含量较高,必须添加钡试剂除去-24SO ，则该钡试剂最好为________ Ａ．23)Ba(NO Ｂ．2BaCl C ．3BaCO

（３)为有效除去粗盐中的+2Ca

、+2Mg 、-

24SO ,加入的试剂合理的顺序为_＿_＿_＿_＿

A ．先加ＮaOH ，后加钡试剂,再加32CO Na

B.先加NaOH,后加32CO Na ,再加钡试剂

C.先加钡试剂,后加ＮaOH ，再加32CO Na