IB化學(xué)知識(shí)點(diǎn)解析—電解

 

　　電解（Electrolysis）是將電流通過(guò)電解質(zhì)溶液或熔融態(tài)電解質(zhì)，（又稱電解液），在陰極和陽(yáng)極上引起氧化還原反應(yīng)的過(guò)程，電化學(xué)電池在外加直流電壓時(shí)可發(fā)生電解過(guò)程。而電解的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)在的制備、電鍍、金屬的精煉、金屬的防護(hù)、污水治理方面有著很廣泛的應(yīng)用。今天A加未來(lái)小編就帶大家一起來(lái)解析一下IB化學(xué)知識(shí)點(diǎn)中有關(guān)電解的相關(guān)內(nèi)容，一起來(lái)了解一下吧！

　　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(yáng)極、鐵棒作陰極，將濕潤(rùn)的碘化鉀淀粉試紙放在陽(yáng)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(yáng)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(yáng)兩極均有氣體放出，陽(yáng)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(shuō)明陰極區(qū)域生成物為堿性物質(zhì)與H2，陽(yáng)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(yáng)極：2Cl--2e-=Cl2↑（氧化反應(yīng)）；

　　實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象解釋：

　?。?）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）。

　?。?）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?/p>

　　電解飽和食鹽水的總反應(yīng)式：

　　2NaCl+2H2O

　　Cl2↑+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。

　　二、銅的電解精煉

　　原理：電解時(shí)，用粗銅板作陽(yáng)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(yáng)極，但陽(yáng)極因?yàn)槭腔钚噪姌O，故而陰離子并不放電，主要為陽(yáng)極（活潑及較活潑金屬）發(fā)生氧化反應(yīng)而溶解，陽(yáng)極反應(yīng)：Cu-2e-=Cu2+。

　　電解過(guò)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(yáng)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(yáng)極泥沉積下來(lái)，可供提煉Au、Ag等貴金屬。

　　該過(guò)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。

　　三、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(yáng)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(yáng)極產(chǎn)生氧氣，石墨陽(yáng)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(yáng)極。

　　四、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(yáng)極，陽(yáng)極金屬溶解在溶液中成為陽(yáng)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(yáng)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。

　　以上就是A加小編關(guān)于IB化學(xué)知識(shí)點(diǎn)——電解的內(nèi)容解析。電解是利用在作為電子導(dǎo)體的電極與作為離子導(dǎo)體的電解質(zhì)的界面上發(fā)生的電化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行化學(xué)品的合成高純物質(zhì)的制造以及材料表面的處理的過(guò)程。通電時(shí)，電解質(zhì)中的陽(yáng)離子移向陰極，吸收電子，發(fā)生還原作用，生成新物質(zhì)；電解質(zhì)中的陰離子移向陽(yáng)極，放出電子，發(fā)生氧化作用，亦生成新物質(zhì)。同學(xué)們是不是完全掌握了呢？