19電解原理及其應(yīng)用

第四單元電解原理及其應(yīng)用本單元教材涉及電解原理及三種工業(yè)生產(chǎn)知識(shí)，內(nèi)容為兩部分：一是電解原理及其應(yīng)用，介紹電解原理及電解應(yīng)用的實(shí)例；二是介紹了以氯堿工業(yè)為基礎(chǔ)的化工生產(chǎn)（常識(shí)性了解）電解精煉銅和電鍍銅（反應(yīng)原理）。知識(shí)結(jié)構(gòu)： --銅的電解精煉電鍍氯堿工業(yè)離子的放電順序一、比較電解原理電解規(guī)律應(yīng)用原電池電解池定義將化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能的裝置將電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能的裝置裝置圖例形成條件有活動(dòng)性不同的兩電極兩電極插入電解質(zhì)溶液中，兩電極用導(dǎo)線連接或相互接觸兩電極接電源兩電極插入電解質(zhì)溶液③形成閉合回路電極名稱負(fù)極：較活潑的金屬（電子流出的極）正極：較不活潑的金屬（或能導(dǎo)電的非金屬）（電子流入的極）陽(yáng)極：與電源正極相連的極陰極：與電源負(fù)極相連的極電極反應(yīng)負(fù)極：氧化反應(yīng)，金屬失電子Zn-2e-=Zn2+正極：還原反應(yīng)，溶液中的陽(yáng)離子得電子或者氧氣得電子（吸氧腐蝕）2H2O+O2+4e-==4OH-（析氫腐蝕）2H++2e-=H」陽(yáng)極：氧化反應(yīng)，溶液中的陰離子失電子，或電極金屬失電子2Cl—2e-=Cl2f陰極：還原反應(yīng)，溶液中的陽(yáng)離子得電子Cu2++2e-=Cu電子流向負(fù)極經(jīng)導(dǎo)線流向正極 一電源負(fù)極經(jīng)導(dǎo)線流向陰極，再由陽(yáng)極流向電源正極應(yīng)用抗金屬的電化腐蝕實(shí)用電池①電解食鹽水（氯堿工業(yè)）；②電鍍（鍍銅）；③電解冶煉金屬（冶煉鈉、鎂、鋁）④精煉（精煉銅）原電池和電解池都是在兩極上發(fā)生氧化還原反應(yīng)。二、電解規(guī)律1.放電順序：陽(yáng)離子的氧化性由強(qiáng)到弱的順序：Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>Pb2+>Fe2+>Zn2+>（H+）>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+在電解含上述離子的溶液時(shí)，離子的氧化性越強(qiáng)越易在陰極得電子。陰離子的還原性由強(qiáng)到弱的順序：S2->I->Br->Cl->OH->RO建-（含氧酸根）>F-電極判斷：陽(yáng)極產(chǎn)物的判斷，首先看電極：如果是活潑電極（金屬活動(dòng)順序在銀以前），則電極材料失電子，電極被溶解，溶液中的陰離子不能失電子。如果是惰性電極（Pt、Au、石墨），則要再看溶液中的離子的失電子能力，在電解含上述陰離子的溶液時(shí)，離子的還原性越強(qiáng)越易在陽(yáng)極失電子。用惰性電極電解電解質(zhì)溶液的規(guī)律

類型電極反應(yīng)的特點(diǎn)實(shí)例電解對(duì)象pH變化電解質(zhì)溶液復(fù)原電解溶劑型陰極：2H++2e-=H『陽(yáng)極：4OH-—4e-=2H2O+O2fH2SO4HO2降低加H2ONaSO24不變NaOH升高電解溶質(zhì)型電解質(zhì)電離出的陰、陽(yáng)離子分別在兩極放電鹽酸溶質(zhì)升高加HClCuCl2略升高加CuCl2溶劑和溶質(zhì)均被電解型陰極：2H++2e-=H"陽(yáng)極：電解質(zhì)中的陰離子放電NaCl溶質(zhì)和水升高加HCl陰極：電解質(zhì)中的陽(yáng)離子放電陽(yáng)極：4OH-—4e-=2H2O+O2fCuSO4降低加CuO三.電解池、電鍍池、電解精煉池的比較三池的原理都是電解池型電解池電鍍池銅的精煉池裝置特征陽(yáng)極：惰性電極陰極：不一定是惰性電極陽(yáng)極：鍍層金屬(M)陰極：鍍件電鍍液：含鍍層金屬離子陽(yáng)極：粗銅陰極：精銅電解液：CuSO溶液電極反應(yīng)陽(yáng)極：易放電的陰離子首先放電陰極：易放電的陽(yáng)離子首先放電陽(yáng)極：M—ne=Mn+陰極：Mn++ne-=M 4 陽(yáng)極：Cu—2e-=Cu2+陰極：Cu2++2e-=Cu電解質(zhì)溶液的濃度改變不變基本不變說(shuō)明鍍件必須作陰極鍍層金屬作陽(yáng)極用含鍍層金屬陽(yáng)離子的溶液作電鍍液粗銅作陽(yáng)極純銅作陰極雜質(zhì)鋅、鐵、鎳等失去電子變成離子留在電解液中銀、金等雜質(zhì)沉積在電解槽底，形成陽(yáng)極泥四.氯堿工業(yè)反應(yīng)原理設(shè)備：離子交換膜電解槽；陽(yáng)極：鈦網(wǎng)，陰極：碳鋼網(wǎng)；離子交換膜：將電解槽陽(yáng)極室與陰極室隔開(kāi)。原料：飽和食鹽水。電極反應(yīng)：陽(yáng)極（放電順序：Cl->OH-）：2Cl--2e-=Cl2f陰極（放電順序：H+>Na+）：2H++2e-=H2f。總反應(yīng)式：2NaCl+2H2O==2NaOH+H2f+Cl2f食鹽水的精制 （1）食鹽水的成分：泥沙、Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42-等雜質(zhì)，它們的存在會(huì)影響電解的順利進(jìn)行，也會(huì)影響到電解產(chǎn)物的質(zhì)量，因此必須對(duì)食鹽水進(jìn)行精制。（2）除雜精制過(guò)程：①加過(guò)量氯化鋇溶液，使粗鹽水中的硫酸根離子形成沉淀而除去；②加過(guò)量氫氧化鈉溶液，使粗鹽水中的Mg2+、Fe3+等形成沉淀而除去；③加過(guò)量的碳酸鈉溶液，使粗鹽水中的Ca2+以及前面所加試劑中多余的鋇離子形成沉淀而除去；④過(guò)濾，除去泥沙及沉淀；⑤加適量鹽酸，除去剩余的碳酸根離子，調(diào)節(jié)電解液pH；⑥通過(guò)陽(yáng)離子交換樹(shù)脂，除去殘留的微量鈣、鎂等離子。其中①與②的先后順序可以調(diào)換。注：除雜時(shí)所加試劑順序要求：碳酸鈉必須在氯化鋇之后；加入鹽酸在過(guò)濾之后。試劑加入順序有多種選擇，如：①氯化鋇、氫氧化鈉、碳酸鈉、過(guò)濾、鹽酸；②氯化鋇、碳酸鈉、氫氧化鈉、過(guò)濾、鹽酸；③氫氧化鈉、氯化鋇、碳酸鈉、過(guò)濾、鹽酸。離子交換膜電解槽（1） 離子交換膜的組成：主要由陽(yáng)極（金屬鈦網(wǎng)）、陰極（碳鋼網(wǎng)）、離子交換膜、電解槽框和導(dǎo)電銅棒等組成。（2） 陽(yáng)離子交換膜