电解的原理介绍有哪些?
电解原理电解质中的离子常处于无秩序的运动中,通直流电后,离子作定向运动(图1)。阳离子向阴极移动,在阴极得到电子,被还原;阴离子向阳极移动,在阳极失去电子,被氧化。在水电解过程中,OH在阳极失去电子,被氧化成氧气放出;H在阴极得到电子,被还原成氢气放出。 所得到的氧气和氢气,即为水电解过程的产品。电解电解时,在电极上析出的产物与电解质溶液之间形成电池,其电动势在数值上等于电解质的理论电解电压。此理论电解电压可由能斯脱方程计算:式中E0为标准电极电位(R为气体常数,等于8。 314J/(K·mol);T为温度(K);n为电极反应中得失电子数;F为法拉第常数,等于96500C/mol;α1...全部
电解原理电解质中的离子常处于无秩序的运动中,通直流电后,离子作定向运动(图1)。阳离子向阴极移动,在阴极得到电子,被还原;阴离子向阳极移动,在阳极失去电子,被氧化。在水电解过程中,OH在阳极失去电子,被氧化成氧气放出;H在阴极得到电子,被还原成氢气放出。
所得到的氧气和氢气,即为水电解过程的产品。电解电解时,在电极上析出的产物与电解质溶液之间形成电池,其电动势在数值上等于电解质的理论电解电压。此理论电解电压可由能斯脱方程计算:式中E0为标准电极电位(R为气体常数,等于8。
314J/(K·mol);T为温度(K);n为电极反应中得失电子数;F为法拉第常数,等于96500C/mol;α1、α2分别为还原态和氧化态物质的活度。整个电解过程的理论电解电压为两个电极理论电解电压之差。
在水溶液电解时,究竟是电解质电离的正负离子还是水电离的H和OH离子在电极上放电,需视在该电解条件下的实际电解电压的高低而定。实际电解电压为理论电解电压与超电压之和。影响超电压的因素很多,有电极材料和电极间距、电解液温度、浓度、pH等。
例如:在氯碱生产过程中,浓的食盐水溶液用碳电极电解时,阴极上放出氢气,同时产生氢氧化钠,阳极放出氯气;稀的食盐水溶液电解时,阴极放出氢气,同时产生氢氧化钠,阳极放出氧气,同时产生盐酸。原理分析电解原理分析CuCl2是强电解质且易溶于水,在水溶液中电离生成Cu2+和Cl-。
CuCl2=Cu2++2Cl-。通电前,Cu2+和Cl-在水里自由地移动着;通电后,这些自由移动着的离子,在电场作用下,改作定向移动。溶液中带正电的Cu2+向阴极移动,带负电的氯离子向阳极移动。
在阴极,铜离子获得电子而还原成铜原子覆盖在阴极上;在阳极,氯离子失去电子而被氧化成氯原子,并两两结合成氯分子,从阳极放出。阴极:Cu2++2e-=Cu阳极:Cl--2e-=Cl2↑电解CuCl2溶液的化学反应方程式:CuCl2Cu+Cl2↑电解质水溶液电解反应的综合分析:在上面叙述氯化铜电解的过程中,没有提到溶液里的H+和OH-,其实H+和OH-虽少,但的确是存在的,只是他们没有参加电极反应。
也就是说在氯化铜溶液中,除Cu2+和Cl-外,还有H+和OH-,电解时,移向阴极的离子有Cu2+和H+,因为在这样的实验条件下Cu2+比H+容易得到电子,所以Cu2+在阴极上得到电子析出金属铜。
移向阳极的离子有OH-和Cl-,因为在这样的实验条件下,Cl-和OH-容易失去电子,所以Cl-在阳极上失去电子,生成氯气。说明1、阳离子得到电子或阴离子失去电子而使离子所带电荷数目降低的过程又叫做放电。
2、用石墨、金、铂等还原性很弱的材料制做的电极叫做惰性电极,理由是它们在一般的通电条件下不发生化学反应。用铁、锌、铜、银等还原性较强的材料制做的电极又叫做活性电极,它们做电解池的阳极时,先于其他物质发生氧化反应。
3、在一般的电解条件下,水溶液中含有多种阳离子时,它们在阴极上放电的先后顺序是:Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>(H+)>Fe2+>Zn2+;水溶液中含有多种阴离子时,它们的惰性阳极上放电的先后顺序是:S2->I->Br->Cl->OH_(F-、NO3-、SO42-等)以惰性电极电解电解质水溶液,分析电解反应的一般方法步骤为:分析电解质水溶液的组成,找全离子并分为阴、阳两组;分别对阴、阳离子排出放电顺序,写出两极上的电极反应式;合并两个电极反应式得出电解反应的总化学方程式或离子方程式。
两极放电顺序阴离子:硫离子>碘离子>溴离子>氯离子>氢氧根离子>硫酸根离子>氟离子阳离子:银离子>汞离子>三价铁离子>铜离子>氢离子>铂离子>锡离子>亚铁离子>锌离子>铝离子>镁离子>钠离子>钙离子>钾离子。
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