电解的应用

电解的应用一、电解饱和食盐水制取氯气和烧碱(氯碱工业)1.氯碱工业的主要原料是食盐，由于粗盐中含有泥沙、Ca2＋、Mg2＋、SO42－等杂质离子，对生产设备造成损坏，影响产品的质量，故必须进行精制。a：依次加入沉淀剂BaCl2、Na2CO3、NaOH溶液，每次所加试剂都必须稍稍过量以便使相应离子完全沉淀。b．过滤。c．滤液中加盐酸：调节溶液至中性，CO32－＋2H＋=CO2↑＋H2O。2.精制的饱和食盐水中存在着Na+、Cl-、H+、OH-四种离子，用石墨作电极，通电时H+和Cl-优先放电。电极反应式为阳极：2Cl－－2e－=Cl2↑，阴极：2H＋＋2e－=H2↑总反应：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑二、电镀1.概念：电镀是利用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的过程2.形成条件：①电解时，镀层金属作阳极；②镀件作阴极；③含镀层金属离子的电解质溶液作电镀液；④用直流电源3.特征：①阳极本身放电被氧化；②宏观上看无新物质生成；③电解液的总量、浓度、pH均不变三、电冶炼电解熔融电解质，可炼得活泼金属。如：电解熔融NaCl时，电极反应式为：阳极：2Cl－－2e-=Cl2↑，阴极：2Na＋＋2e－=2Na，总反应式为：2NaCl2Na＋Cl2↑四、电解精炼电解精炼粗铜时，阳极材料是——粗铜，阴极材料是——精铜，电解质溶液是CuSO4溶液。长时间电解后，电解质溶液必须补充电解原理应用时注意事项（1）阳离子交换膜(以电解NaCl溶液为例)，只允许阳离子(Na＋)通过，而阻止阴离子(Cl－、OH－)和分子(Cl2)通过，这样既能防止H2和Cl2混合爆炸，又能避免Cl2和NaOH溶液作用生成NaClO影响烧碱质量。（2）电解或电镀时，电极质量减少的电极必为金属电极——阳极；电极质量增加的电极必为阴极，即溶液中的金属阳离子得电子变成金属吸附在阴极上。【特别提醒】（3）电解精炼铜，粗铜中含有的Zn、Fe、Ni等活泼金属失去电子，变成金属阳离子进入溶液，其活泼性小于铜的杂质以阳极泥的形式沉积。电解过程中电解质溶液中的Cu2＋浓度会逐渐减小。（4）电镀时，阳极(镀层金属)失去电子的数目跟阴极镀层金属离子得到电子的数目相等，因此电镀液的浓度保持不变。金属的腐蚀与防护一、概念：金属的腐蚀是指金属或合金跟周围接触到的化学物质发生化学反应而腐蚀损耗的过程。二、金属腐蚀的本质金属原子失去电子变为金属阳离子，金属发生氧化反应，M－ne－===Mn＋(M表示金属)。类型化学腐蚀电化学腐蚀条件金属跟非金属单质直接接触不纯金属或合金跟电解质溶液接触现象无电流产生有微弱电流产生本质金属被氧化较活泼金属被氧化联系两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍三、金属腐蚀的类型1.化学腐蚀与电化学腐蚀2.析氢腐蚀与吸氧腐蚀以钢铁的腐蚀为例进行分析：类型析氢腐蚀吸氧腐蚀条件水膜酸性较强(pH≤4.3)水膜酸性很弱或呈中性电极反应负极Fe－2e－===Fe2＋正极2H＋＋2e－===H2↑O2＋2H2O＋4e－===4OH－总反应式Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2联系吸氧腐蚀更普遍铁锈的形成：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O(铁锈)＋(3－x)H2O。四、金属的防护1.电化学防护①牺牲阳极的阴极保护法—原电池原理a．负极：比被保护金属活泼的金属；b．正极：被保护的金属设备。②外加电流的阴极保护法—电解原理a．阴极：被保护的金属设备；b．阳极：惰性金属。2.改变金属的内部结构，如制成合金、不锈钢等。3.加防护层，如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法。（1）在同一电解质溶液中，金属腐蚀由快到慢的顺序：电解原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀化学腐蚀应用原电池原理有保护措施的腐蚀应用电解原理有保护措施的腐蚀。或电解池阳极原电池负极化学腐蚀原电池正极电解池阴极。（2）同一种金属在不同介质中腐蚀由快到慢的顺序：强电解质溶液弱电解质溶液非电解质溶液。（3）对于活动性不同的两种金属的合金，活动性差别越大，氧化还原反应速率越大，活泼金属腐蚀越快。（4）对于同一电解质溶液，电解质溶液浓度越大，金属腐蚀越快(除钝化外)。（5）纯度越高的金属，腐蚀得越慢。（6）不纯的金属或合金，在潮湿空气中的腐蚀速率远大于在干燥、隔绝空气条件下的腐蚀速率。【规律总结】特别提示：电解电极反应方程式的书写1、方法步骤①首先判断阴、阳极，分析阳极材料是惰性电极还是活泼电极。②再分析电解质水溶液的组成，找全离子并分阴、阳两组(勿忘水溶液中的H＋和OH－)。③然后排出阴、阳两极的放电顺序。阴极：注意阳离子放电顺序。另外，阴极不管是什么材料，电极本身不反应，一定是溶液(或熔融电解质)中的阳离子放电]。阳极：注意阴离子放电顺序、水溶液中含氧酸根离子不放电)。④分析电极反应，判断电极产物，写出电极反应式，要注意遵循原子守恒和电荷守恒。⑤最后写出电解反应的总化学方程式或离子方程式。2、注意问题①书写电解池中电极反应式时，要以实际放电的离子表示，但书写总电解反应方程式时，弱电解质要写成分子式。②要确保两极电子转移数目相同，且注明条件“电解”。③注意题目信息中提示的离子的放电，如电解法制取KMnO4等。