高考化學(xué)：關(guān)于電解你不得不知道的這點(diǎn)事兒
2019-02-13 17:20:37搜狐
電解飽和食鹽水反應(yīng)原理
1．實(shí)驗(yàn)分析：電解飽和食鹽水
在U形管里裝入飽和食鹽水，滴入幾滴酚酞試液，用碳棒作陽極、鐵棒作陰極，將濕潤(rùn)的碘化鉀淀粉試紙放在陽極附近，接通電源，觀察管內(nèi)發(fā)生的現(xiàn)象及試紙顏色的變化。
注意：鐵棒不可作陽極，否則發(fā)生Fe-2e-=Fe2+；碘化鉀淀粉試紙需事先用水潤(rùn)濕。
現(xiàn)象：陰、陽兩極均有氣體放出，陽極氣體有刺激性氣味，能使?jié)駶?rùn)的碘化鉀淀粉試紙變藍(lán)；陰極區(qū)域溶液變紅。說明陰極區(qū)域生成物為堿性物質(zhì)與H2，陽極產(chǎn)物是Cl2。
2．電解飽和食鹽水反應(yīng)原理
飽和食鹽水成分：溶液存在Na+、Cl-、H+、OH-四種離子。
電極反應(yīng)式：
陰極：2H++2e-=H2↑（還原反應(yīng)）；
陽極：2Cl--2e-=Cl2↑（氧化反應(yīng)）；
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象解釋：
（1）陰極區(qū)域變紅原因：由于H+被消耗，使得陰極區(qū)域OH-離子濃度增大（實(shí)際上是破壞了附近水的電離平衡，由于Kw為定值，c(H+)因電極反應(yīng)而降低，導(dǎo)致c(OH-)增大，使酚酞試液變紅）。
（2）濕潤(rùn)的碘化鉀淀粉試紙變藍(lán)原因：氯氣可以置換出碘化鉀中的碘，Cl2+2KI=2KCl+I2，I2使淀粉變藍(lán)。
注意：如果試紙被熏蒸的太久，藍(lán)色會(huì)因?yàn)闈衤葰獾钠鬃饔枚嗜ァ?br />
電解飽和食鹽水的總反應(yīng)式：
2NaCl+2H2OCl2↑+H2↑+2NaOH
該電解反應(yīng)屬于放氫生堿型，電解質(zhì)與水均參與電解反應(yīng)，類似的還有K2S、MgBr2等。
銅的電解精煉
原理：電解時(shí)，用粗銅板作陽極，與直流電源的正極相連；用純銅板作陰極，與電源的負(fù)極相連，用CuSO4溶液（加入一定量的硫酸）作電解液。
CuSO4溶液中主要有Cu2+、SO42-、H+、OH-，通電后H+和Cu2+移向陰極，并在陰極發(fā)生Cu2++2e-=Cu，OH-和SO42-移向陽極，但陽極因?yàn)槭腔钚噪姌O，故而陰離子并不放電，主要為陽極（活潑及較活潑金屬）發(fā)生氧化反應(yīng)而溶解，陽極反應(yīng)：Cu-2e-=Cu2+。
電解過程中，比銅活潑的Zn、Fe、Ni等金屬雜質(zhì)，在銅溶解的同時(shí)也會(huì)失電子形成金屬陽離子而溶解，此時(shí)陰極仍發(fā)生Cu2++2e-=Cu，這會(huì)導(dǎo)致電解液濃度不發(fā)生變化；Ag、Au不如Cu易失電子，Cu溶解時(shí)它們以陽極泥沉積下來，可供提煉Au、Ag等貴金屬。
該過程實(shí)現(xiàn)了提純銅的目的。
離子在電極上得失電子的能力與離子的性質(zhì)、溶液的濃度、電流的大小、電極的材料等都有關(guān)系。中學(xué)階段我們一般只討論電極材料的性質(zhì)、離子的氧化性強(qiáng)弱和還原性強(qiáng)弱對(duì)它們得失電子能力的影響。
電解冶煉鋁
工業(yè)上，用純凈的氧化鋁為原料，采用電解的方法制取鋁。
純凈的氧化鋁熔點(diǎn)很高（2045℃），很難熔化，現(xiàn)在都用熔化的冰晶石（Na3AlF6）作熔劑，使氧化鋁在1000℃左右溶解在液態(tài)的冰晶石里，成為冰晶石和氧化鋁的熔融體，然后進(jìn)行電解。
電極反應(yīng)式：
陰極：4Al3+＋12e-＝4Al
陽極：6O2-＋12e-＝3O2↑
總反應(yīng)式：2Al2O3==4Al＋3O2↑(只能電解Al2O3，不能電解AlCl3)
在冶煉鋁時(shí)，陽極產(chǎn)生氧氣，石墨陽極在如此高溫條件下，將不斷被氧氣氧化而消耗，因而需不斷補(bǔ)充石墨陽極。
電鍍銅
1．原理：電鍍時(shí)，一般都是用含鍍層金屬離子的電解質(zhì)溶液為電鍍液；把待鍍金屬制成品浸入電鍍液中與直流電源的負(fù)極相連，作為陰極，而用鍍層金屬為陽極，陽極金屬溶解在溶液中成為陽離子，移向陰極，并在陰極上被還原成金屬析出。
電鍍銅規(guī)律可概括為“陽極溶解，陰極沉積，電解液不變”。
工業(yè)上電鍍常使用有毒電鍍液，因此電鍍廢水應(yīng)回收有用物質(zhì)、降低有害物質(zhì)含量后，達(dá)標(biāo)排放，以防污染環(huán)境。
2．實(shí)驗(yàn)分析：電鍍銅實(shí)驗(yàn)
(1)待鍍件需酸洗去除表面的銹。
(2)電鍍液CuSO4中加氨水制成銅氨溶液以降低Cu2+濃度使鍍層光亮。
