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電解池

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電解池的主要應用用於工業制純度高的金屬，是將電能轉化為化學能的一個裝置（構成：外加電源，電解質溶液，陰陽電極）。使電流通過電解質溶液或熔融電解質而在陰，陽兩極引起還原氧化反應的過程。
中文名
電解池
外文名
Electrolytic cell
主要應用
制純度高金屬氯鹼工業防金屬腐蝕
構    成
外加電源，電解質溶液，陰陽電極
概    念
氧化還原反應的過程電解原理

目錄

  1. 1 基本內容
  2. ▪ 基本概念
  3. ▪ 電解定義
  4. ▪ 反應條件
  5. ▪ 電極反應
  6. ▪ 電解結果
  1. ▪ 反應規律
  2. ▪ 電解意義
  3. 2 電解工業
  4. ▪ 氯鹼工業
  5. ▪ 電鍍應用
  6. ▪ 金屬防護
  1. ▪ 冶煉金屬
  2. ▪ 放電順序
  3. 3 電解規律
  4. ▪ 注意事項
  5. ▪ 記憶方法

電解池基本內容

電解池基本概念

圖1 電解池裝置 圖1 電解池裝置
(1)使電流通過電解質溶液或熔融的電解質而在陰、陽兩極上引起還原氧化反應的過程叫做電解。
(2)把電能轉變為化學能的裝置叫做電解池或電解槽。
(3)當離子到達電極時，失去或獲得電子，發生氧化還原反應的過程電解原理（電解池裝置如圖1）
陰極：與電源負極相連的電極。（得電子發生還原反應）
陽極：與電源正極相連的電極。（失電子發生氧化反應）

電解池電解定義

電解是使電流通過電解質溶液（或者是熔融的電解質）
而在陰、陽兩極引起還原氧化反應的過程。
圖1是電解CuCl2溶液的裝置。
通電後發生反應：
(條件為電解)
陽極：
陰極：
電解過程中的能量轉化（裝置特點）陰極一定不參與反應不一定是惰性電極；陽極不一定參與反應也不一定是惰性電極

電解池反應條件

①連接直流電源
②陰陽電極 陰極：與電源負極相連為陰極
陽極：與電源正極相連為陽極
③兩極處於電解質溶液或熔融電解質中
④兩電極形成閉合迴路

電解池電極反應

電極反應與電源的正極相連的電極稱為陽極。
物質在陽極上失去電子，發生氧化反應。如圖1裝置中，Cl-在陽極上失去電子轉化為Cl2，
陽極反應式:簡記為陽氧;
與電源的負極相連的電極成為陰極。物質在陰極上得到電子，發生還原反應。如圖1裝置中，Cu2+在陰極是得到電子轉化為Cu，陰極反應式：
簡記為陰還（陰還）

電解池電解結果

在兩極上有新物質生成

電解池反應規律

陽極：活潑金屬—電極失電子（Au，Pt除外）；
惰性電極—溶液中陰離子失電子
失電子能力：活潑金屬（除Pt，Au）>S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根(NO3->SO42-)>F-
陰極：溶液中陽離子得電子能力：Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+（酸）>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+（水）>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+（即金屬活動性順序表的逆向）
規律：鋁前（含鋁）離子不放電，氫（酸）後離子先放電，氫（酸）前鋁後的離子看條件。
四類電解型的電解規律（當陽極為惰性電極時）
①電解水型（強鹼，含氧酸，活潑金屬的含氧酸鹽），pH由溶液的酸鹼性決定，溶液呈鹼性則pH增大，溶液呈酸性則pH減小，溶液呈中性則pH不變。電解質溶液復原—加適量水。
②電解電解質型（無氧酸，不活潑金屬的無氧酸鹽），無氧酸pH變大，不活潑金屬的無氧酸鹽pH不變。電解質溶液復原—加適量電解質。
③放氫生鹼型（活潑金屬的無氧酸鹽），pH變大。電解質溶液復原—加陰離子相同的酸。
④放氧生酸型（不活潑金屬的含氧酸鹽），pH變小。電解質溶液復原—加陽離子相同的鹼或氧化物。

電解池電解意義

使在通常情況下不發生變化的物質發生氧化還原反應，得到所需的化工產品、進行電鍍以及冶煉活潑的金屬，在金屬的保護方面也有一定的用處。

電解池電解工業

電解池氯鹼工業

電解飽和食鹽水 電解飽和食鹽水
氯鹼工業（電解飽和食鹽水）製取氯氣、氫氣、燒鹼。
飽和食鹽水溶液中存在
和
以及水電離產生的
和
。
其中氧化性，還原性
。所以
和
發生還原或氧化反應。
陰極：
（還原反應）
陽極：
（氧化反應）
總反應的化學方程式：
用離子方程式表示：
。

電解池電鍍應用

電鍍：應用電解原理在某些金屬表面鍍上一薄層其他金屬或者合金的過程
條件：①鍍件做陰極②鍍層金屬做陽極③電鍍液中含鍍層金屬離子
電鍍時，把待鍍的金屬製品（即鍍件）作陰極，鍍層金屬作陽極，用含有鍍層金屬離子的溶液作電鍍液。
陽極：
陰極：
這樣，在直流電的作用下，鍍層金屬就均勻地覆蓋到鍍件的表面。同樣的道理，用純銅作陰極，用粗銅作陽極，用CuSO4溶液作電解液。通入直流電，作為陽極的粗銅逐漸溶解，在陰極上析出純銅，從而達到提純銅的目的。

電解池金屬防護

⑴改變金屬的內部組織結構合金鋼中含有合金元素，使組織結構發生變化，耐腐蝕。如：不鏽鋼。
⑵在金屬表面覆蓋保護層。常見方式有：塗油脂、油漆或覆蓋搪瓷、塑料等；使表面生成緻密氧化膜；在表面鍍一層有自我保護作用的另一種金屬。
⑶電化學保護法
①外加電源的陰極保護法:接上外加直流電源構成電解池，被保護的金屬作陰極。
②犧牲陽極的陰極保護法：外加負極材料，構成原電池，被保護的金屬作正極。 [1] 

電解池冶煉金屬

鈉、鈣、鎂、鋁等活潑金屬，很難用還原劑從它們的化合物中還原得到單質，因此必須通過電解熔融的化合物的方法得到。如電解熔融的氯化鈉可以得到金屬鈉：
陰極：
陽極：

電解池放電順序

（1）陽極：與電源的正極相連。
當陽極的電極材料為金屬（Pt或Au除外）時，通電後作電極的金屬失去電子變成金屬離子，溶解到電解質溶液中。
當陽極的電極材料是惰性物質（如Au、Pt或石墨）時，通電後溶液中的陰離子在陽極上失去電子，當溶液中同時存在多種陰離子時，還原性強的離子先失去電子發生氧化反應。
常見陰離子的還原性由強到弱的順序是：活性電極大於硫離子大於碘離子大於溴離子大於氯離子大於氫氧根離子大於含氧酸根離子（如SO42-、NO3-等）大於氟離子。
Cl-和OH-在電解時的電極反應式分別是：
陽極：
陰極：
電解規律 電解規律
因為水電離能夠產生OH-，所以電解含氧酸鹽溶液時，在陽極上是OH-放電生成氧氣，而含氧酸根離子不發生變化。（當陽極為惰性金屬常用的為C、鉑、金時，自身放電）
（2）陰極：與電源的負極相連。在陰極上發生還原反應的是溶液中的陽離子。
當溶液中存在多種陽離子時，按金屬活動性順序，越不活潑的金屬，其陽離子的氧化性越強，越容易被還原。在水溶液中，鋁之前的金屬的陽離子不可能被還原。

電解池電解規律

電解池注意事項

  1. 無氧酸是其本身的電解（HF除外）
  2. 含氧酸是水的電解
  3. 可溶性鹼是水的電解
  4. 活潑性金屬的含氧酸鹽也是水的電解
  5. 活潑金屬的無氧酸鹽陰極析出氫氣並伴隨溶液顯鹼性，陽極析出非金屬單質
  6. 不活潑金屬的無氧酸鹽是該鹽的電解
  7. 中等活動性金屬的含氧酸鹽陰極析出金屬，陽極得到氧氣同時酸性提高

電解池記憶方法

陽極出氧滷，陰極氫金屬。
鹽的離子都放電，離子濃度急速減；
鹽的離子不放電，水耗離子濃度添。
酸根離子單放電，產物必得滷氫鹼；
金屬離子單放電，產物必得含氧酸。
參考資料