(一)電解池的結構特點及電解反應原理:
電解池:把電能轉化為化學能的裝置。電解池分陰、陽極,陰極與電源的負極相連,發(fā)生還原反應;陽極與電源的正極相連,發(fā)生氧化反應。
說明:
1、電解與電離的比較:電解是電流通過電解質溶液而在陰、陽兩極發(fā)生氧化還原反應的過程,在這一過程中有新的物質生成,發(fā)生了化學反應。而電離是電解質在水溶液中或熔融狀態(tài)下離解成自由移動的離子的過程,它沒有新的物質生成,不屬于化學變化。
2、組成電解池的條件有:外接直流電源且與兩極相連;兩個電極;電解質溶液或熔融電解質。
3、電解池的電極分陰陽極,其中與電源的負極相連的稱為陰極,發(fā)生還原反應;與電源的正極相連的稱為陽極,發(fā)生氧化反應。
4、電解池電子流向:電子由電源的負極→電解池的陰極,再由電解質溶液→電解池的陽極→電源正極。溶液中離子的移動方向:溶液中陽離子向陰極移動,陰離子向陽極移動。
5、電解池的反應原理:
陽極: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。
(二)電解產物的判斷:電解質溶液通直流電進行電解時,對電解產物的判斷,既要考慮陰陽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.判斷電解產物首先考慮電極材料,然后再根據(jù)電解質溶液中離子的放電順序進行判斷.
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性順序表中銀以前的金屬所作的電極,作為陽極時,可作為還原劑參加電極反應,作陰極時一般不反應;而惰性電極是由鉑、金以及非金屬元素組成的電極,它們在電解池中無論是作陽極還是作陰極,都不參與電極反應.
2、活性電極(金屬電極)作陽極,陽極反應總是金屬電極發(fā)生失電子反應即氧化反應.而陰極反應與用惰性電極電解溶液時情況相同,不參與電極反應.可用電極反應式表示如:陽極:M-ne-=Mn+.
3、用惰性電極電解電解質溶液時,溶液中陰陽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,其在電解池的陽極越容易失去電子.
4、用惰性電極電解不同的電解質溶液時,電解質溶液和電極產物是不一樣的.我們可以分為以下幾種情形加以分析:
、匐娊怆娊赓|本身,即電解質溶液的陰陽離子分別在電解池的陽極和陰極放電.如:電解CuCl2(陽極:2Cl-?D2e-=Cl2,陰極:Cu2+2e-=2Cu)、HCl溶液(陰極:2H+2e-=H2↑,陽極:2Cl--2e-=Cl2↑).即電解無氧酸或無氧酸的某些弱堿鹽溶液時,就是電解它本身,此時電解質溶液的濃度降低.
、陔娊鈺r,電解質的陽離子放電,陰離子不放電,如:電解硝酸銀溶液(陽極:4OH--4e-=2H2OO2,陰極:4Ag+4e-=Ag,4AgNO32H2O=4AgO2↑4HNO3)或硫酸銅溶液(陽極: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,電解質和水都發(fā)生了變化,溶液的酸性增強.
③電解時,電解質的陰離子放電,陽離子不放電,如:電解NaCl溶液
、茈娊膺^程中電解質的陰陽離子都不放電,實際上就是電解水,此時的電極反應式為:陽極:4OH--4e-=2H2OO2,陰極:4H++4e-=2H2,2H2O=2H2↑O2↑.即電解含氧酸的強堿鹽溶液,此時電解質沒有變化,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,電解質溶液減少的質量等于陰陽兩極析出物質的質量之和。因此,若要加入某種物質使電解質溶液復原,原則上是“出什么加什么”即只要加入陰陽兩極析出的產物相互化合所形成的生成物即可。如陰極析出銅,陽極析出氧氣,則只需要加入氧化銅就可以使電解質溶液復原。