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关于电解池的注解

来源:未知作者:杨董 点击:所属专题: 电解池
1.怎样区分原电池和电解池: 1、只有一个池时,看是否有外接电源,有,就是电解池;没有,一般可能是原电池。 2、两个(或者三个)池,连成一个回路:比较各池,符合构成原电池条件的那个池是原电池;不符合构成原电池条件的那个(或那两个)池是电解池。【一般不会出现两个

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1.怎样区分原电池和电解池:

   1、只有一个池时,看是否有外接电源,有,就是电解池;没有,一般可能是原电池。

   2、两个(或者三个)池,连成一个回路:比较各池,符合构成原电池条件的那个池是原电池;不符合构成原电池条件的那个(或那两个)池是电解池。【一般不会出现两个池都符合构成原电池条件的情况,因为不可能确定电动势。】【像丹尼尔电池那样有两个容器,并且有盐桥相连的算一个池。】

2.电极:电解池中的电极,只能叫做阳极、阴极,不能叫做正极、负极!哪个是阳极,哪个是阴极,不是由电极材料决定,而是决定于与外接电源的连接:与外接电源的正极直接连接【直接连接的意思是:不通过原电池的内电路,也不通过自己的电解液!但可能通过串联的另一个电解池的电解质溶液。】的电极是阳极(在此电极上发生氧化反应);与外接电源的负极直接连接的电极是阴极(在此电极上发生还原反应)。蓄电池在充电时,充当电解池。原来的正极必须与充电器(即外接电源)的正极相连接,所以成为阳极;原来的负极必须与充电器的负极相连接,所以成为阴极。【这种接法类同于原电池一文中“外加电流的阴极保护法”,只不过外接电源的电动势大于被充电电池的电动势,所以电路中不是等电势。在此条件下,蓄电池原来放电的反应被迫逆转,变为充电。】

3.电解池的电解质溶液中离子的放电顺序:【放电意思是失电子或得电子,即被氧化或被还原。】

   阳离子(在阴极上的)放电顺序:【倒用金属活动性顺序】Ag+、Cu2+、H+(酸中氢离子)、Fe2+、Zn2+、H+(H2O中氢离子)、Al3+、Mg2+、Na+、Ca2+、K【在水溶液中,有下划线的这些离子不可能放电。】【不常用离子未列出】

   阴离子(在阳极上的)放电顺序:S2-、I、Br、Cl、OH、SO42-等含氧酸根离子。

【等浓度时,氢氧根离子的放电顺序在氯离子之前;氯离子浓度较大时(如饱和食盐水)变为上述顺序。】【如果阳极材料是除铂、金以外的金属,如铜、铁等,叫做活性阳极,此条件下,失去电子被氧化的是阳极材料本身,而不再是溶液中的阴离子!!!】【不参加反应的电极材料叫做惰性电极,如石墨、铂。】

4.用惰性电极电解水溶液的七种典型类型详析:

1、电解盐酸:溶液中一共有H+、Cl、OH三种离子。

   阳极:Cl先于OH放电。2Cl-2e-=Cl2↑

   阴极:                  2H+2e=H2

   总反应式:2HCl =(电解)=H2↑+ Cl2

   电解盐酸(代表无氧酸溶液),溶质被电解。电解一段时间后,溶液浓度减小,pH值升高。

2、电解氯化铜溶液:溶液中一共有H+、Cu2+、Cl、OH四种离子。

   阳极:Cl先于OH放电。2Cl-2e-=Cl2

   阴极:Cu2+先于H放电。Cu2++2e=Cu↓(附着在碳棒上)

   总反应式:CuCl2=(电解)=Cu↓+ Cl2

   电解氯化铜溶液(代表铝后金属的无氧酸盐溶液),溶质被电解。电解一段时间后,溶液浓度减小,pH值升高(考虑铜离子的水解,不考虑氯气的溶解)(如果考虑氯气的溶解则会降低)。

3、电解稀硫酸:溶液中一共有H+、SO42-、OH三种离子。

   阳极:OH先于SO42-放电。4OH-4e-=2H2O+O2

   阴极:                    4H+4e=2H2

   总反应式:2H2O =(电解)=2H2↑+O2

   电解稀硫酸(代表含氧酸溶液),溶剂-水被电解。电解一段时间后,溶液浓度增大,pH值减小。

【为什么1中,放电的氢离子就认为是盐酸中的,而3中就认为是水中的?这是因为溶质、溶剂都能够电离出氢离子,究竟电解时消耗的是哪一种,取决于同时被电解的阴离子,1中同时被电解的阴离子是溶质中的氯离子,所以合起来就是电解溶质;3中同时被电解的阴离子是水中的氢氧根离子,所以合起来就是电解水。】

4、电解氢氧化钠溶液:溶液中一共有H+、Na+、OH三种离子。

   阳极:4OH-4e=2H2O+O2

   阴极:H先于Na放电。 4H+4e=2H2

   总反应式:2H2O =(电解)=2H2↑+O2

   电解氢氧化钠溶液(代表强碱溶液),溶剂-水被电解。电解一段时间后,溶液浓度增大,pH值升高。

5、电解硫酸钠溶液:溶液中一共有H+、Na+、SO42-、OH四种离子。

   阳极:OH先于SO42-放电。4OH-4e=2H2O+O2

   阴极:H先于Na放电。 4H+4e=2H2

   总反应式:2H2O =(电解)=2H2↑+O2

   电解硫酸钠溶液(代表水前金属的含氧酸盐溶液),溶剂-水被电解。电解一段时间后,溶液浓度增大,pH值变化决定于原溶液的酸碱性:酸性的(如硫酸铝)略减小;中性的仍然是中性(如硫酸钠);碱性的略增大(如碳酸钠)。

6、电解饱和食盐水:溶液中一共有H+、Na+、Cl、OH四种离子。

   阳极:Cl先于OH放电。2Cl-2e=Cl2

   阴极:H先于Na放电。 4H+4e=2H2

   总反应式:2NaCl+2H2O=(电解)= Cl2↑+H2↑+2NaOH

   电解饱和食盐水(代表水前金属的无氧酸盐溶液),溶质溶剂都被电解,生成碱。

7、电解硫酸铜溶液:溶液中一共有H+、Cu2+、SO42-、OH四种离子。

   阳极:OH先于SO42-放电。4OH-4e-=2H2O+O2

   阴极:Cu2+先于H放电。Cu2++2e=Cu↓(附着在碳棒上)

   总反应式:CuSO4+2H2O=(电解)= O2↑+H2SO4+Cu↓

   电解硫酸铜溶液(代表氢后金属的含氧酸盐溶液),溶质溶剂都被电解,生成酸。

【以上反应中,无论总反应如何,只要阳极上氢氧根离子放电,阳极区氢离子过剩,阳极区pH就减小;只要阴极上氢离子放电,阴极区氢氧根离子过剩,阴极区pH就增大。所以在实际化工生产中,总是阳极(室)出酸;阴极(室)出碱。】

5.电解原理的应用疑问解析:

   1、氯碱工业:利用电解饱和食盐水的原理,来制取氯气和烧碱(氢气是副产品)的无机化学工业。

    ①为什么食盐水必须是饱和的?前面已经提到过,在等浓度时,氢氧根离子先于氯离子放电。为了保证在阳极上只生成氯气,不生成氧气,就要尽量增大氯离子的浓度,以增强其还原性。

    ②为什么食盐水必须精制?怎样精制?粗盐水中含有泥沙等不溶物,含有镁离子、钙离子、铁离子等在碱性环境中能够生成沉淀的物质,这些不溶性物质会堵塞隔膜或者离子交换膜的微孔,还含有影响烧碱溶液纯度的硫酸根离子,所以进入电解槽之前必须将它们除去,这个除杂过程就叫做精制。精制方法步骤是:

   Ⅰ、加入过量的BaCl2(沉淀SO42-);

   Ⅱ、加入过量的Na2CO3(沉淀Mg2+,Ca2+,Ba2+,Fe3+);

   Ⅲ、加入过量的NaOH(进一步沉淀Mg2+);

   Ⅳ、过滤;Ⅴ、加入适量的盐酸,调pH至等于7(除去CO32-,OH);

   Ⅵ、通过Na型阳离子交换树脂(进一步除去杂质阳离子)。

   【这个知识点的考题,通常是考查试剂加入的顺序。前面所述顺序不是死的,但必须符合以下原则:碳酸钠要在氯化钡后面加入(不一定紧邻);过滤要在沉淀剂全部加入以后,加盐酸以前;加盐酸必须是适量(不能过量),是最后一步。】

    ③如果在烧杯中电解饱和食盐水,生成物是什么?在烧杯中电解饱和食盐水,由于阳极室和阴极室不分,所以阳极上产生的氯气能够与阴极上产生的氢氧化钠反应,(假设反应完全)生成氯化钠、次氯酸钠和水,这个反应方程式和原来的电解反应方程式相加得:NaCl+H2O=(电解)=NaClO+H2↑  即得到的是氯化钠(未反应的)和次氯酸钠的混合溶液。

   2、电解法冶炼铝:

    ①冶炼钠、镁都是电解它们熔融的氯化物,为什么冶炼铝不电解熔融的氯化铝?因为氯化铝是共价化合物,熔融状态不能够导电。

    ②电解熔融的氧化铝时,为什么要加入冰晶石(Na3AlF6读作六氟合铝酸三钠作为助熔剂,可以降低氧化铝的熔解温度)。

    ③电解熔融的氧化铝时,阳极材料是惰性的石墨,为什么还会消耗?因为电解槽中的温度是高温,石墨是红热的,可以和阳极产物氧气反应而被消耗。

   3、电镀:

    ①怎样能够记住什么做阳极,什么做阴极,什么做电解液?首先,要懂得以下名词:要把A物体的表面镀一层B金属,A叫做“镀件”,B叫做“镀层金属”;其次要知道在电解池中,活性阳极(除铂、金以外的金属阳极)一般是被溶解,而阴极上可以析出金属(包裹在阴极表面),析出的金属原来是以阳离子形式存在于溶液中;最后一点是“电镀液的浓度不变”,就是说,从溶液中析出的金属(阳离子)会得到补充。这样一来,就能够说出A(“镀件”)做阴极,B(“镀层金属”)做阳极,含B离子的盐溶液(如硝酸B)做电解液了。

   ②电镀液的浓度真的不变吗?不可能。因为做阳极的金属不可能是绝对纯的,杂有的其它金属也可能放电进入溶液,所以会略微减小。【生产上使用的电镀液成分很多,按照课本上简单方法电镀,镀层是不牢固的。】

   ③电镀的总方程式是什么?电镀没有总方程式。因为从始终态来看,相当于把阳极上剥下一层金属来,裹到阴极上,好像根本没有发生化学变化。

   4、电解精炼铜:

    ①电解精炼铜实质也是电镀,对吗?从化学原理来说,是对的,可以看成是往铜上面镀铜。所以可以仿照上一条记忆相关知识。

    ②电解精炼铜是怎样做到精炼的?它是利用了金属的还原性越强,相应阳离子的氧化性就越弱这条原理的。也就是说,在阳极上,粗铜中比铜活泼的金属,进入溶液后析出要在铜离子之后(即理论上不析出),粗铜中比铜不活泼的金属(如银、金),溶解要在铜之后(即理论上不溶解,成为阳极泥。)。

    ③为什么电解精炼铜中,就说电解液浓度会减小?这是为了强调粗铜中含有杂质金属,实际上阳极材料也比电镀池中的阳极材料纯度小。

(责任编辑:化学自习室)
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