电化学-2-5电解

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1、第八节 电解与电镀一 电解原理二 氯碱工业一、电解饱和食盐水反应原理二、离子交换膜法制烧碱一、电解原理二、铜的电解精炼三、电镀铜四、电解硫酸铜溶液五、电解水三 电镀其应用一、电解原理：1、电解氯化铜溶液：电解CuCl2溶液；并检验Cl2结论：装CuCl2溶液CuCl2晶体的溶解是电离？溶液中有几种离子？分别插入碳棒，取出观察；连接后插入溶液，取出观察接通直流电源后插入，取出观察，并检验气体；铜生成于阴极碳棒，氯气产生于阳极碳棒；装置图（2）电解原理：通电前：CuCl2 = Cu2+ + 2Cl， Cu2+、Cl为自由移动的离子；通电后：Cu2+移向阴极得到电子，Cl移向阳极 失去电子；电极反应

2、：阳极：2Cl 2e = Cl2（氧化反应）阴极：Cu2+ 2e = Cu（还原反应）总反应式：CuCl2 Cu + Cl2电解如图如图2、电解：使直流电通过电解质溶液而在阴、阳两极引起氧化还原反应的程，叫做电解。3、构成电解池的条件：是电能转变为化学能的装置！直流电源；直流电源；与电源负极相连的电极为阴极与电源正极相连的电极为阳极阴、阳电极阴、阳电极电解质溶液或熔融电解质；电解质溶液或熔融电解质；4、电解池的工作原理：电子从电源负极给出电子进入电解池的阴极阳离子得电子（发生还原反应）电子流回电源正极阴离子（或非惰性电极）失电子（发生氧化反应）电子从电解池的阳极流出e阴极阳极阳离子得电子发生还

3、原反应电极材料或阴离子失电子发生氧化反应电解质溶液电解原理工作示意图电解质溶液负极正极e得到电子还原反应失去电子氧化反应电解质溶液e阴极阳极阳离子得电子发生还原反应电极材料或阴离子失电子发生氧化反应原电池与电解池的比较Cu2+oooooooooooooooooooo 阴极阳极CuCl2ClClooooooooooooooooooooooo电解氯化铜溶液实验装置e-e-单击电子流动Cl-Cu2+Cu2+Cu2+Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-Cu2+Cu2+Cu2+Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-Cl- 阴极阳极通电前通电后通电前后溶液里离子移动示意图粗铜Cu2+Cu纯铜二、铜的电解精炼：1、电解精

4、炼铜的装置：Cu2+Cu2+Cu2+Cu2+Cu2+Cu2+Cu2+Cu2+H+Fe2+ e-Cu2+CuCu2+CuCu2+CuCu2+CuCu2+CuFeAgCu2+Cu2+Fe2+Cu2+Cu2+AuOH-SO42-SO42-SO42- 纯铜作阴极，粗铜作阳极； e- e-AgAg Au单击电子流动2、电解精炼铜原理：粗铜的溶解与纯铜的生成：阳极（粗铜）：Cu 2e- = Cu2+阴极（纯铜）： Cu2+ + 2e- = Cu比铜活泼的金属：Zn.Fe.Ni只溶解，不析出；比铜不活泼的金属：Au.Pt.不溶解，而以单质沉积 形成阳极泥；电解质溶液中CuSO4的浓度基本不变；三、电镀铜：1

5、、电镀铜的装置：【实验42】镀件作阴极，镀层金属作阳极，含镀层金属离子的电解质配成电镀液；2、电镀铜的原理：阳极（镀层金属）：Cu2e- = Cu2+阴极（镀件）： Cu2+ + 2e- = Cu电镀液浓度不变；待镀铁制品铜片 CuSO4溶液四、电解CuSO4溶液：用惰性电极阴极：2Cu2+ + 4e- = 2Cu阳极：2H2O4e- = O2+4H+总反应式：2Cu2+ + 2H2O 2Cu + O2+ 4H+电解写出电极反应式及电解方程式；分析溶液PH的变化、溶液减少的量是？又如：Cu(NO3)2、AgNO3 二、氯碱工业一、电解饱和食盐水反应原理【实验】电解饱和食盐水现象：阳极产生Cl2

6、 阴极产生H2装置装置电极反应：电极反应：阳极反应：2Cl2e Cl2（氧化反应）阴极反应：2H+ + 2eH2（还原反应） 总反应：总反应：2NaCl + 2H2O 2NaOH + H2 + Cl2电解阴极区阳极区 总反应离子方程式： 2Cl + 2H2O 2OH + H2 + Cl2电解二、离子交换膜法制烧碱1、离子交换膜电解槽的组成：由阳极（金属钛网）、阴极（碳钢网）、离子交换膜、电解槽框和导电铜棒等组成；每个电解槽由若干个单元槽串联或并联组成；装置2、阳离子交换膜的作用：将电解槽隔成阴极室和阳极室，它只允许阳离子（Na+）通过，而阻止阴离子（Cl、OH）和气体通过。可防止H2、Cl2混

7、合爆炸，也可防止Cl2与NaOH反应。3、食盐的精制：（1）粗盐的成份：）粗盐的成份： 泥沙、Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42杂质，会与碱性物质反应产生沉淀，损坏离子交换膜；（2）杂质的除去过程：）杂质的除去过程：粗盐水 含少量Ca2+.Mg2+精制盐水)SO(BaCl242除过量)(除泥沙及沉淀过滤)Ba.Ca(CONa2232除过量)CO(23除适量盐酸)Mg.Ca(22除阳离子交换塔)Fe.Mg(NaOH32除过量Na+ooooooooooooooooooooClooooooooooooooooooooooo电解饱和食盐水实验装置H+OH 阴极H2Fe阳极Cl2Cooooooooo

8、ooooooooooooooe-e-单击电子流动+Cl2Cl2ClH2Na+H+OH淡盐水NaOH溶液精制饱和NaCl溶液H2O（含少量NaOH）离子交换膜 阳 极金属钛网阴 极碳钢网电解质变化，溶剂不变：CuCl2、HCl电解原理应用电解溶质和水：NaCl、CuSO4、AgNO3电解水：Na2SO4、H2SO4 、NaOH电解质和溶剂均不变：电解精炼铜、电镀熔融电解：NaCl、MgCl2 、Al2O3 一一.电镀的原理：电镀的原理： 电镀是用电解的方法对零件表面进行加工的一种工艺。电镀是用电解的方法对零件表面进行加工的一种工艺。电镀时零件为负极，镀液中金属离子在直流电的作用下沉电镀时零件为负

9、极，镀液中金属离子在直流电的作用下沉积在零件表面形成均匀，致密的金属层。积在零件表面形成均匀，致密的金属层。 1.1.电镀的必须条件电镀的必须条件: :外加的直流电源，镀液，镀件及阳极组外加的直流电源，镀液，镀件及阳极组成的电解装置。成的电解装置。 2.2.电解的目的：改变零件表面的外观和物理化学性能，达电解的目的：改变零件表面的外观和物理化学性能，达到装饰性，耐腐蚀，耐磨性等各种技术性能。到装饰性，耐腐蚀，耐磨性等各种技术性能。 3.3.电解的结晶过程：电解液中的金属离子或络离子在阴极电解的结晶过程：电解液中的金属离子或络离子在阴极还原沉积出金属镀层的过程叫电解晶。还原沉积出金属镀层的过程叫

10、电解晶。 说明：电解晶是一个电化学反应过程，金属离子是否能说明：电解晶是一个电化学反应过程，金属离子是否能还原决定于阴极点位。只有在阴极电位偏离于平衡状态，还原决定于阴极点位。只有在阴极电位偏离于平衡状态，即产生一定的过电位时才能在阴极上沉积出金属金体。即产生一定的过电位时才能在阴极上沉积出金属金体。 4. 4.金属电沉积是一个复杂的过程，它一般有几个连续的金属电沉积是一个复杂的过程，它一般有几个连续的或同或同 时的界面反应步骤：时的界面反应步骤： A.A.溶液中的金属离子（如水化金属离子或络和离子）溶液中的金属离子（如水化金属离子或络和离子）通过电迁移，对流，扩散等形式到达阴极表面附近。通过

11、电迁移，对流，扩散等形式到达阴极表面附近。 B.B.金属离子在还原之前在阴极附近或表面发生化学转金属离子在还原之前在阴极附近或表面发生化学转换。换。 C.C.金属离子从阴极表面得到电子还原成金属原子。金属离子从阴极表面得到电子还原成金属原子。 D.D.金属原子沿表面扩散到达生长点进行晶格生长，或金属原子沿表面扩散到达生长点进行晶格生长，或 与其他离子相遇形成经晶核长大成晶体。与其他离子相遇形成经晶核长大成晶体。 说明：形成金属晶体的两个步骤：结晶核的生成与成说明：形成金属晶体的两个步骤：结晶核的生成与成长。长。 二二. .影响电镀结晶的因数：影响电镀结晶的因数： 晶核的生成速度快，晶核生长后的