高中知識點規律大全16電解原理及其應用》

2021-03-04 02:00:27 字數 2319 閱讀 9094

高中化學知識點規律大全

——電解原理及其應用

1.電解原理

[電解、電解池(槽)] 使電流通過電解質溶液而在陰、陽兩極引起氧化還原反應的過程叫做電解.借助於電流引起氧化還原反應的裝置,也就是把電能轉變為化學能的裝置,叫做電解池或電解槽.

構成電解池(電解槽)的條件:

(1)有外加直流電源.

(2)有電解質溶液或熔融的離子化合物.

(3)有兩個電極(材料為金屬或石墨,兩極材料可相同或不同):

陰極:與直流電源的負極直接相連的一極.

陽極:與直流電源的正極直接相連的一極.

(4)兩個電極要與電解質溶液接觸並形成迴路.

注意電解池的陰、陽極完全由外加直流電源的負、正極確定,與電極材料本身的性質無關.而原電池的正、負極則由構成電極材料本身的性質決定.

[惰性電極和活性電極] 在電解時,根據電極本身是否參與氧化還原反應,可把電極分為惰性電極和活性電極兩類:

(1)惰性電極(c、pt等):只起導電作用,不參與反應;

(2)活性電極(除pt、au外的其餘金屬):當作陽極時,除起導電作用外,還失去電子變成金屬陽離子進入溶液中.

[電解原理]

陰極:陰極→發生還原反應→溶液中的金屬陽離子或h+得電子→電極的質量增加或放出h2→電極本身一定不參加反應.

陽極:陽極→發生氧化反應→活性電極溶解或惰性電極時溶液中的陰離子(或oh-)失去電子→電極的質量減輕或放出o2或析出非金屬單質.

電子流向:外接電源(+)→外接電源(一)→電解池陰極→溶液中離子定向移動→電解池陽極→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.在陰極上發生的是得電子反應,因此,電極本身只起導電作用而不能發生氧化還原反應,發生反應的是溶液中的陽離子,它們得電子的能力順序為:

ag+、fe3+、cu2+、h+、pb2+、fe2+、zn2+、(h+)、al3+、mg2+、na+、ca2+、k+

得電子能力由易到難

說明上列順序中h+有兩個位置: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+位於zn2+與ag+之間.

(2)在陽極上.首先應考慮電極是活性電極還是惰性電極,若為活性電極,則是陽極本身失去電子被氧化成陽離子進入溶液中,即:,此時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為:

no3-或so42-等含氧酸根、oh-、cl-、br-、i-、s2-

失電子能力由弱到強

[電離與電解的區別和聯絡]

[原電池與電解池]

[用惰性電極作陽極電解酸、鹼、鹽水溶液的規律]

歸納:(1)電解含氧酸、強鹼和活潑金屬含氧酸鹽的水溶液,實際上都是電解水,即:

2h2o2h2↑ + o2↑

(2)電解無氧酸(hf除外)、不活潑金屬無氧酸的水溶液,就是電解溶質本身.例如:

2hclh2↑ + cl2↑ cucl2cu + c12↑

(3)電解活潑金屬無氧酸鹽溶液時,電解的總化學方程式的通式可表示為:

溶質 + h2oh2↑+ 鹼 + 鹵素單質x2(或s)

(4)電解不活潑金屬含氧酸鹽的溶液時,電解的總化學方程式的通式可表示為:

溶質 + h2oo2↑ + 酸 + 金屬單質

(5)電解時,若只生成h2,ph增大.若只生成o2,則ph減小.若同時生成h2和o2,則分為三種情況:電解酸的溶液,ph減小;電解鹼的溶液,ph增大;電解鹽的溶液,ph不變.

2.電解原理的應用

[銅的電解精煉、電鍍銅]

[氯鹼工業]

(1)電解飽和食鹽水溶液的反應原理.

陽極電極反應式(fe棒):2h++2e-=h2↑

(h+得電子產生h2後,陰極區oh-濃度增大而顯鹼性)

陽極電極反應式(石墨):2c1――2e-=cl2↑

電解的總化學方程式:2nacl + h2o2naoh + h2↑+ cl2↑

(2)裝置:離子交換膜電解槽.離子交換膜電解槽主要由陽極、陰極、離子交換膜、電解槽框和導電銅棒等組成,每台電解槽由若干個單元槽串聯或併聯組成.電解槽的陽極用金屬鈦製成;陰極由碳鋼網製成.

(3)陽離子交換膜的作用:①把電解槽隔為陰極室和陽極室;②只允許na+通過,而cl-、oh-和氣體則不能通過.這樣,既能防止生成的h2和cl2相混合而發生**,又能避免c12進入陰極區與naoh溶液作用生成naclo而影響燒鹼的質量.

(4)離子交換膜法電解制燒鹼的主要生產流程

說明為除去粗鹽中的ca2+、mg2+、fe3+、so42-等雜質離子,需依次加入過量的bacl2溶液(除去so42-)、naoh溶液(除去mg2+、fe3+)和na2co3溶液(除去ca2+和剩餘的ba2+),最後加入鹽酸中和naoh以及將剩餘的na2co3轉化為nacl.

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