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peterxh            




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电解原理3

 7、原电池、电解池和电镀池的比较

 

原电池

电解池

电镀池

定  义

将化学能转变成电能的装置

将电能转变成化学能的装置

应用电解原理在某些金属或非金属表面镀上一层其他金属合金的装置

装置举例

形成条件

①活动性不同的两电极(连接)
②电解质溶液(电极插入其中并与电极自发反应)
③形成闭合回路

①两电极接直流电源
②两电极插入电解质溶液
③形成闭合回路

①镀层金属接电源正极,镀件接电源负极
②电镀液必须含有镀层金属的离子

电极名称

负极 较活泼金属(电子流出的极)
正极 较不活泼金属或能导电的非金属(电子流入的极)

阴极 与电源泉负极相连的极
阳极 与电源正极相连的极

名称同电解池的命名,但有限制
阳极 必须是镀层金属
阴极 镀件

电极反应

负极 氧化反应;金属或还原性气体失电子
正极 还原反应;溶液中的阳离子得电子或者氧化性气体得电子(吸氧腐蚀)

阳极  氧化反应;溶液中的阴离子失电子,或电极金属失电子
阴极  还原反应;溶液中的阳离子得电子

阳极 金属电极失电子
阴极 电镀液中阳离子得电子

电子流向

外电路:

外电路:

同电解池

能量转变

化学能转变为电能

电能转化为化学能

电能转化为化学能

装置特点

无外接直流电源

有外接直流电源

有外接直流电源,阳极为活泼金属且与电解液中阳离子为同一金属

相似之处

均能发生氧化还原反应,且同一装置中两个电极在反应过程中转移电子总数相等

举  例

⑴铜锌原电池;⑵氢氧燃烧电池

⑴氯碱工业装置;⑵电解精炼铜

镀锌装置

  8、电解时电极放电顺序的判断
  离子在电极上得失电子的能力与离子的性质、溶液的浓度和温度、电流的大小、电极的材料及电极间的距离等都有关系。中学阶段我们一般只讨论电极材料的性质、离子的氧化性强弱和还原性强弱对它们得失电子能力的影响
  阳极放电顺序
  ①看电极,如果是活性电极(指金属活动顺序表Ag及Ag以前的金属)则电极材料失电子,电极被溶解,溶液中的阴离子不能失电子
  ②如果是惰性电极(Pt、Au、石墨),则要再看溶液中的阴离子的失电子能力,此时根据阴离子放电顺序加以判断
  阴离子放电顺序:
  S2—>I—>Br—>Cl—>OH—>含氧酸根>F—(实际上在水溶液中的电解,OH—后面的离子是不可能放电的,因为水提供的OH—会放电)
  阴极放电顺序
  阴极本身被保护,直接根据阳离子放电顺序进行判断,阳离子放电顺序:
  Ag+>Fe3+>Cu2+>Fe2+>Zn2+>H+>Al3+>Mg2+(类似,在水溶液中的电解,H+后面的离子一般是不放电的,因为水提供的H+会放电;离子的放电顺序往往还与溶液的酸碱性、温度、离子的浓度等有关)
  9、电解质溶液的电解规律(惰性电极)

被电解的物质

电解质实例

阴  极

阳  极

总方程式

溶液的pH

备注

H2O

强碱的含氧酸盐Na2SO4

4H++4e—=2H2↑

4OH——4e—=O2↑+2H2O

2H2O

2H2↑+O2↑

不  变

电解质起导电作用,其量不变,水减少

含氧酸H2SO4

降  低

强碱KOH

升  高

电解质自身

弱碱的非含氧酸盐(氟化物除外)CuCl2

Cu2++2e—=Cu↓

2Cl——2e—=Cl2↑

CuCl2 Cu+Cl2↑

具体看金属阳离子水解能力与生成的气体溶于水后的反应。此处Cl2溶于水的酸性强于Cu2+水解的酸性,所以pH下降

相当于电解质分解,水不参加反应

非含氧酸(HF除外)HBr

2H++2e—=H2↑

2Br——2e—=Br2

2HBr Br2+H2↑

升  高

电解质自身和水

强碱的非含氧酸盐NaCl

2H++2e—=H2↑

2Cl——2e—=Cl2↑

2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑

升  高

产生碱或酸

弱碱的含氧酸盐CuSO4

Cu2++42e—=2Cu↓

4OH——4e—=O2↑+2H2O

2CuSO4+2H2O 2H2SO4+2Cu+O2↑

降  低

  10、电解质溶液电解时(均为惰性电极),pH变化情况,电解液复原所需加入物质及电解类型(与上面的9相互对照补充)
  1)分解水型:
  含氧酸、强碱、活泼金属的含氧酸盐(如NaOH、H2SO4、K2SO4等)的电解
  阴极:4H++4e-=2H2↑
  阳极:4OH--4e-=O2↑+2H2O
  总反应:2H2O 2H2↑+O2↑
  阴极产物:H2;阳极产物:O2
  电解质溶液复原加入物质:H2O
  pH变化情况:原来酸性的溶液pH变小,原来碱性的溶液pH变大,强酸(含氧酸)强碱的正盐溶液pH不变
 

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2006-11-24              
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