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1、高中化學(xué)知識(shí)點(diǎn)規(guī)律大全
——電解原理及其應(yīng)用
1.電解原理
[電解、電解池(槽]使電流通過(guò)電解質(zhì)溶液而在陰、陽(yáng)兩極引起氧化還原反應(yīng)的過(guò)程叫做電解.借助于電流引起氧化還原反應(yīng)的裝置,也就是把電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能的裝置,叫做電解池或電解槽.
構(gòu)成電解池(電解槽的條件:(1有外加直流電源.
(2有電解質(zhì)溶液或熔融的離子化合物.
(3有兩個(gè)電極(材料為金屬或石墨,兩極材料可相同或不同:陰極:與直流電源的負(fù)極直接相連的一極.陽(yáng)極:與直流電源的正極直接相連的一極.(4兩個(gè)電極要與電解質(zhì)溶液接觸并形成回路.
注意電解池的陰、陽(yáng)極完全由外加直流電源的負(fù)、正極確定,與電極材料本身
的性質(zhì)無(wú)關(guān).而原電
2、池的正、負(fù)極則由構(gòu)成電極材料本身的性質(zhì)決定.
[惰性電極和活性電極]在電解時(shí),根據(jù)電極本身是否參與氧化還原反應(yīng),可把電極分為惰性電極和活性電極兩類(lèi):
(1惰性電極(C、Pt等:只起導(dǎo)電作用,不參與反應(yīng);
(2活性電極(除Pt、Au外的其余金屬:當(dāng)作陽(yáng)極時(shí),除起導(dǎo)電作用外,還失去電子變成金屬陽(yáng)離子進(jìn)入溶液中.[電解原理]
陰極:陰極一發(fā)生還原反應(yīng)一溶液中的金屬陽(yáng)離子或H+
得電子一電極的質(zhì)量增加或放出H2^電極本身一定不參加反應(yīng)
陽(yáng)極:陽(yáng)極一發(fā)生氧化反應(yīng)一活性電極溶解或惰性電極時(shí)溶液中的陰離子(或OH-
失去電子一電極的質(zhì)量減輕或放出O2或析出非金屬單質(zhì).
電子流向:外接電源(+
3、一外接電源(一一電解池陰極一溶液中離子定向移動(dòng)一電解池陽(yáng)極一外接電源(+.
電流方向:與電子流向相反.[離子的放電順序]
(1在陰極上.在陰極上發(fā)生的是得電子反應(yīng),因此,電極本身只起導(dǎo)電作用而不能發(fā)生氧化還原反應(yīng),發(fā)生反應(yīng)的是溶液中的陽(yáng)離子,它們得電子的能力順序?yàn)椋篈g+、Fe3+、Cu2+、H+、Pb2+、Fe2+、Zn2+、(H+、Al3+、Mg2+、Na+、Ca2+、K+
得電子能力由易到難
說(shuō)明上列順序中H+有兩個(gè)位置:在酸溶液中,H+得電子能力在Cu2+與Pb2+
之間若在鹽
溶液中,則H+位于Zn2+與Ag+
之間.
(2在陽(yáng)極上.首先應(yīng)考慮電極是活性電極還是惰性電
4、極,若為活性電極,則是陽(yáng)極本身失去電子被氧化成陽(yáng)離子進(jìn)入溶液中,即:+-=-nMneM,此時(shí)不能考慮溶液中陰離子的失電子情況;若為惰性電極,溶液中的陰離子失電子的能力順序?yàn)椋?
NO3-或SO42-等含氧酸根、OH-、Cl-、Br-、I-、S2-
失電子能力由弱到強(qiáng)
電離
電解
電子轉(zhuǎn)署方-I-T
電瓶電極反應(yīng)中』丁'::
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舉例
止、或搬由電如一,電橫串/電子由陰汽搬狀“認(rèn)定"失去電子■發(fā)’1燕出1”外目.相對(duì)活潑的金轉(zhuǎn)化反悔電用回?fù)袈莼瘜W(xué)優(yōu)
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小活儲(chǔ)的金盤(pán)陽(yáng)肉(林利電電做
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血流電源的
【正極
僅打遍為電極電
制Q5而潮即橫,
2Ci2e-Cltt
mat
Q'+2eCu\
項(xiàng)目
策的電解輔博
電俄銅
含義
利用電解原理將粗銅中的雜質(zhì)(
6、如蟀、錢(qián)]銀、銀.殳等}除去,以獲科電解雨(含Q的痂號(hào)分據(jù)皆
利用電解原理在某些金發(fā)的喪面鐐上一薄層H他金輒(銅)或合金的過(guò)程
物質(zhì)
代收物
參11】電解的物質(zhì)
削橫您)產(chǎn)物
陽(yáng)極《區(qū))產(chǎn)物
溶液pH
的變化
酸
含H般
HJO*、HNOj
HjO
出
5
減小
無(wú)乳酸
(除HF)
HQ
HO
?
Cl?
增大
峨
期做
NmOH*KOH
HiO
出
0,
增大
鹽
不活波金
用的JL+1
酸就
Cud,
CuO2
Cu
5
增大]若?慮Qi的溶解.則pH減小)
活潑金屬的無(wú)氧假赧
NaU
Nad.HjO
出.
7、NaOH
Cb
減小
不活潑金
屈的含男
CuSOi,AgNO,
Oi$04.Ha0
AgNOVHa0
CuiAg
Oz*Hd0*0hHNO,
增大
歸納:(1電解含氧酸、強(qiáng)堿和活潑金屬含氧酸鹽的水溶液,實(shí)際上都是電解水,即:
2H202H0+02T
(2電解無(wú)氧酸(HF除外、不活潑金屬無(wú)氧酸的水溶液,就是電解溶質(zhì)本身.例如:
2HClH2T+Cl2TCuCl2Cu+C12T
(3電解活潑金屬無(wú)氧酸鹽溶液時(shí),電解的總化學(xué)方程式的通式可表示為:
溶質(zhì)+H20H2"堿+鹵素單質(zhì)X2(或S
(4電解不活潑金屬含氧酸鹽的溶液時(shí),電解的總化學(xué)方程式的通式可表示為:
溶
8、質(zhì)+H2002T+酸+金屬單質(zhì)
(5電解時(shí),若只生成H2,pH增大.若只生成02,則pH減小.若同時(shí)生成H2和。2,則分為三種情況:電解酸的溶液,pH減小;電解堿的溶液,pH增大;電解鹽的溶液,pH不變.
2.電解原理的應(yīng)用
[銅的電解精煉、電鍍銅]
項(xiàng)目
銅的電解精煉
電鍍銅
含義
利用電解原理將粗銅中的雜質(zhì)(如拌、鐵、鍥、銀、金等)除去,以獲得電解銅(含Q的骯城分?jǐn)?shù)達(dá)
利川電解原理在某些金屬的表面鍍上一薄層其他金屬(銅)或合金的過(guò)程
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[氯堿工業(yè)]
(1電解飽和食鹽水溶液的反應(yīng)原理.
陽(yáng)極電極反應(yīng)式(Fe棒:2H++2e-
=H2T(H得電子產(chǎn)生H2后,陰極區(qū)OH-
濃度增大而顯堿性
陽(yáng)極電極反應(yīng)式(石墨:2C1——2e-
=Cl2帕解的總化學(xué)方程式:2NaCl+H20
2NaOH+H2t+Cl2T
(2設(shè)備:離子交換膜電解槽.離子交換膜電解槽主要由陽(yáng)極、陰極、離子交換膜、電解槽框和導(dǎo)電銅棒等組成,每臺(tái)電解槽由若干個(gè)單元槽串聯(lián)或并
11、聯(lián)組成.電解槽的陽(yáng)極用金屬鈦制成;陰極由碳鋼網(wǎng)制成.
(3陽(yáng)離子交換膜的作用:①把電解槽隔為陰極室和陽(yáng)極室②只允許Na+通過(guò),而Cl-
、OH-
和氣體則不能通過(guò).這樣,既能防止生成的H2和Cl2相混合而發(fā)生爆炸,又能避免C12進(jìn)入陰極區(qū)與NaOH溶液作用生成NaClO而影響燒堿的質(zhì)量.
濕氧氣
濕氨氣
氧氣I
T淡鹽水
H NaOH溶液
NaOH(固)
精制' 飽和
NaCl溶液
純水(含少
- NaOH)
(4離子交換膜法電解制燒堿的主要生產(chǎn)流程
說(shuō)明為除去粗鹽中的Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42-等雜質(zhì)離子,需依次加入過(guò)量的BaCl2溶液(除去SO42-、NaOH溶液(除去Mg2+、Fe3+和Na2CO3溶液(除去Ca2+和剩余的Ba2+,最后加入鹽酸中和NaOH以及將剩余的Na2CO3轉(zhuǎn)化為NaCl.