(一)電解池的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及電解反應(yīng)原理:
電解池:把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置。電解池分陰、陽(yáng)極,陰極與電源的負(fù)極相連,發(fā)生還原反應(yīng);陽(yáng)極與電源的正極相連,發(fā)生氧化反應(yīng)。
說明:
1、電解與電離的比較:電解是電流通過電解質(zhì)溶液而在陰、陽(yáng)兩極發(fā)生氧化還原反應(yīng)的過程,在這一過程中有新的物質(zhì)生成,發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)。而電離是電解質(zhì)在水溶液中或熔融狀態(tài)下離解成自由移動(dòng)的離子的過程,它沒有新的物質(zhì)生成,不屬于化學(xué)變化。
2、組成電解池的條件有:外接直流電源且與兩極相連;兩個(gè)電極;電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)。
3、電解池的電極分陰陽(yáng)極,其中與電源的負(fù)極相連的稱為陰極,發(fā)生還原反應(yīng);與電源的正極相連的稱為陽(yáng)極,發(fā)生氧化反應(yīng)。
4、電解池電子流向:電子由電源的負(fù)極→電解池的陰極,再由電解質(zhì)溶液→電解池的陽(yáng)極→電源正極。溶液中離子的移動(dòng)方向:溶液中陽(yáng)離子向陰極移動(dòng),陰離子向陽(yáng)極移動(dòng)。
5、電解池的反應(yīng)原理:
陽(yáng)極:活性電極(除鉑、金以及非金屬等惰性電極)以及溶液中的陰離子失去電子,發(fā)生氧化反應(yīng)。
(二)電解產(chǎn)物的判斷:電解質(zhì)溶液通直流電進(jìn)行電解時(shí),對(duì)電解產(chǎn)物的判斷,既要考慮陰陽(yáng)離子的氧化還原能力,還要考慮電極材料、離子濃度、溶液的酸堿性等.判斷電解產(chǎn)物首先考慮電極材料,然后再根據(jù)電解質(zhì)溶液中離子的放電順序進(jìn)行判斷.
說明:
1、電極材料可分為活性電極和惰性電極兩種,活性電極為在金屬活動(dòng)性順序表中銀以前的金屬所作的電極,作為陽(yáng)極時(shí),可作為還原劑參加電極反應(yīng),作陰極時(shí)一般不反應(yīng);而惰性電極是由鉑、金以及非金屬元素組成的電極,它們?cè)陔娊獬刂袩o論是作陽(yáng)極還是作陰極,都不參與電極反應(yīng).
2、活性電極(金屬電極)作陽(yáng)極,陽(yáng)極反應(yīng)總是金屬電極發(fā)生失電子反應(yīng)即氧化反應(yīng).而陰極反應(yīng)與用惰性電極電解溶液時(shí)情況相同,不參與電極反應(yīng).可用電極反應(yīng)式表示如:陽(yáng)極:M-ne-=Mn+.
3、用惰性電極電解電解質(zhì)溶液時(shí),溶液中陰陽(yáng)離子的放電順序如下:
電解過程中陰離子的放電順序:S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根>F-,即陰離子的還原性越強(qiáng),其在電解池的陽(yáng)極越容易失去電子.
4、用惰性電極電解不同的電解質(zhì)溶液時(shí),電解質(zhì)溶液和電極產(chǎn)物是不一樣的.我們可以分為以下幾種情形加以分析:
、匐娊怆娊赓|(zhì)本身,即電解質(zhì)溶液的陰陽(yáng)離子分別在電解池的陽(yáng)極和陰極放電.如:電解CuCl2(陽(yáng)極:2Cl-?D2e-=Cl2,陰極:Cu2+2e-=2Cu)、HCl溶液(陰極:2H+2e-=H2↑,陽(yáng)極:2Cl--2e-=Cl2↑).即電解無氧酸或無氧酸的某些弱堿鹽溶液時(shí),就是電解它本身,此時(shí)電解質(zhì)溶液的濃度降低.
、陔娊鈺r(shí),電解質(zhì)的陽(yáng)離子放電,陰離子不放電,如:電解硝酸銀溶液(陽(yáng)極:4OH--4e-=2H2OO2,陰極:4Ag+4e-=Ag,4AgNO32H2O=4AgO2↑4HNO3)或硫酸銅溶液(陽(yáng)極:4OH--4e-=2H2OO2,陰極:2Cu24e-=2Cu,2CuSO42H2O=2CuO2↑2H2SO4)等.即電解含氧酸的某些弱堿鹽溶液時(shí),電解質(zhì)和水都發(fā)生了變化,溶液的酸性增強(qiáng).
、垭娊鈺r(shí),電解質(zhì)的陰離子放電,陽(yáng)離子不放電,如:電解NaCl溶液
、茈娊膺^程中電解質(zhì)的陰陽(yáng)離子都不放電,實(shí)際上就是電解水,此時(shí)的電極反應(yīng)式為:陽(yáng)極:4OH--4e-=2H2OO2,陰極:4H++4e-=2H2,2H2O=2H2↑O2↑.即電解含氧酸的強(qiáng)堿鹽溶液,此時(shí)電解質(zhì)沒有變化,水減少,溶液的濃度增大,如電解硫酸鈉、氫氧化鈉、硫酸、硝酸等溶液.
5、在用惰性電極電解時(shí),電解質(zhì)溶液減少的質(zhì)量等于陰陽(yáng)兩極析出物質(zhì)的質(zhì)量之和。因此,若要加入某種物質(zhì)使電解質(zhì)溶液復(fù)原,原則上是“出什么加什么”即只要加入陰陽(yáng)兩極析出的產(chǎn)物相互化合所形成的生成物即可。如陰極析出銅,陽(yáng)極析出氧氣,則只需要加入氧化銅就可以使電解質(zhì)溶液復(fù)原。