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2电解池及其应用电解池是将电能转化为化学能的装置2.1电解的原理2.1.1电解池装置构成阴阳两个电极;②电解质溶液(或熔化的电解质)。[说明]:①电解池两极名称分别叫阴极和阳极,由所连接在的外电源的那一极决定。与外接电源负极相连作为电解池的阴极,与外接电源正极相连的作为电解池的阳极。②当然若要发生电解,还要有外接直流电源设备,并构成闭合回路。2.1.2电解原理分析以惰性电极电解硫酸铜溶液为例说明通电前CuSO4=Cu2++SO42-,H2O=H++OH-溶液中存在由电离产生的两种阳离子(Cu2+和H+),两种阴离子(SO42-和OH-)通电后①离子定向移动阳离子(Cu2+和H+)移向阴极,阴离子(SO42-和OH-)移向阳极②电极反应阴极:由于Cu2+比H+易得电子,故2Cu2++4e-=2Cu(发生还原反应)阳极:由于OH-比SO42-易失电子,故4OH—-4e-=2H2O+O2↑(发生氧化反应)(或2H2O4e-=O2+4H+)③溶液pH变化在阳极区,由于水电离出的OH-得到电子形成O2逸出,而H+仍留在溶液中,造成溶液中n(H+)>n(OH-),使溶液显酸性。总化学反应方程式2CuSO4+2H2O=2Cu+O2↑+2H2SO42.1.3放电顺序粒子在电极上得电子或失电子的过程又叫放电。阴离子失电子从易到难顺序:S2->I->Br->Cl->OH->F-(或最高价含氧酸根离子)阳离子得电子从易到难顺序(与金属活动顺序相反):Ag+>Hg2+>Fe3+(变Fe2+)>Cu2+>酸中的H+>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H2O中H+>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+说明:①上述顺序为各离子浓度相近时的放电顺序②电解池中电极材料分两类,一类称惰性电极,如石墨、铂、金,它不参与电极反应,仅起导电体作用;另一类称活泼电极,即除铂、金外的常见金属材料的电极。当阳极为活泼电极时,在电解时它将优先失电子而被氧化为金属离子“溶”入溶液,而溶液中阴离子不会发生失电子的变化。③利用离子放电顺序可以判断电解时电极的产物。2.1.4电解规律常见酸碱盐溶液的电解规律(惰性阳极)电解反应类型电解质类型规律例PH变化溶液复原法电解水含氧酸实质电解水-->H2+O2电解稀H2SO4降低加H2O强碱溶液实质电解水-->H2+O2电解NaOH溶液升高加H2O活泼金属含氧酸盐实质电解水-->H2+O2电解Na2SO4溶液不变加H2O电解质分解无氧酸酸--->H2+非金属2HCl==H2+Cl2升高加HCl不活泼金属无氧酸盐盐---->金属+非金属CuCl2=Cu+Cl2----加CuCl2放氧生酸不活泼金属含氧酸盐盐+水--->金属+O2+酸2CuSO4+2H2O=2Cu+O2+2H2SO4降低加CuO(CuCO3)放氢生碱活泼金属无氧酸盐盐+水--->H2+非金属+碱2KCl+2H2O=H2+Cl2+2KOH升高加HCl溶液电解pH变化规律若水中OH-在阳极放电生成O2,则阳极区溶液增生H+,pH降低;若水中H+在阴极放电生成H2,则阴极区溶液增生OH-,pH升高;总反应的结果,若溶液生成酸,则溶液pH降低;若生成碱,则pH升高。2.2电解的应用2.2.1电镀电镀装置:以镀层金属作阳极,镀件挂在阴极,含镀层金属离子的盐为电镀液。电镀特点:电镀过程中镀层金属离子浓度不变。2.2.3电解精炼(电解精炼铜为例)(1)装置:阳极--粗铜;阴极—纯铜;电解质溶液--铜盐溶液(如CuSO4)(2)电极反应阳极:粗铜失电子放电“溶解”,Cu-2e-=Cu2+。粗铜中比铜活泼的金属溶解变成阳离子进入溶液,比铜活泼性差的金属如Au、Ag等贵重金属则落入阳极泥中。阴极:溶液中Cu2+得电子放电,Cu2++2e-=Cu生成的Cu沉积在阴极上而得到精铜。3原电池与电解池的比较项目原电池电解池反应性质氧化还原反应自发进行的反应多为非自发,但也可以是自发反应装置性质化学能转为电能电能转为化学能电极名称负极和正极阴极和阳极电极反应式负极:失电子氧化反应阴极:得电子还原反应正极:得电子还原反应阳极:失电子氧化反应离子迁移方向阳离子移向正极,阴离子移向负极阳离子移向阴极,阴离子移向阳极3.吸氧腐蚀和析氢腐蚀的区别电化腐蚀类型吸氧腐蚀析氢腐蚀条件水膜酸性很弱或呈中性水膜酸性较强正极反应O2+4e-+2H2O==4OH-2H++2e-==H2↑负极反应Fe-2e-==Fe2+Fe-2e-==Fe2+腐蚀作用是主要的腐蚀类型,具有广泛性发生在某些局部区域内4.电解、电离和电镀的区别电解电离电镀条件受直流电作用受热或水分子作用受直流电作用实质阴阳离子定向移动,在两极发生氧化还原反应阴阳离