IB化学知识点解析—电解

 

　　电解（Electrolysis）是将电流通过电解质溶液或熔融态电解质，（又称电解液），在阴极和阳极上引起氧化还原反应的过程，电化学电池在外加直流电压时可发生电解过程。而电解的相关知识点在的制备、电镀、金属的精炼、金属的防护、污水治理方面有着很广泛的应用。今天A加未来小编就带大家一起来解析一下IB化学知识点中有关电解的相关内容，一起来了解一下吧！

　　电解饱和食盐水反应原理

　　1．实验分析：电解饱和食盐水

　　在U形管里装入饱和食盐水，滴入几滴酚酞试液，用碳棒作阳极、铁棒作阴极，将湿润的碘化钾淀粉试纸放在阳极附近，接通电源，观察管内发生的现象及试纸颜色的变化。

　　注意：铁棒不可作阳极，否则发生Fe-2e-=Fe2+；碘化钾淀粉试纸需事先用水润湿。

　　现象：阴、阳两极均有气体放出，阳极气体有刺激性气味，能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝；阴极区域溶液变红。说明阴极区域生成物为碱性物质与H2，阳极产物是Cl2。

　　2．电解饱和食盐水反应原理

　　饱和食盐水成分：溶液存在Na+、Cl-、H+、OH-四种离子。

　　电极反应式：

　　阴极：2H++2e-=H2↑（还原反应）；

　　阳极：2Cl--2e-=Cl2↑（氧化反应）；

　　实验现象解释：

　　（1）阴极区域变红原因：由于H+被消耗，使得阴极区域OH-离子浓度增大（实际上是破坏了附近水的电离平衡，由于Kw为定值，c(H+)因电极反应而降低，导致c(OH-)增大，使酚酞试液变红）。

　　（2）湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝原因：氯气可以置换出碘化钾中的碘，Cl2+2KI=2KCl+I2，I2使淀粉变蓝。

　　注意：如果试纸被熏蒸的太久，蓝色会因为湿氯气的漂白作用而褪去。

　　电解饱和食盐水的总反应式：

　　2NaCl+2H2O

　　Cl2↑+H2↑+2NaOH

　　该电解反应属于放氢生碱型，电解质与水均参与电解反应，类似的还有K2S、MgBr2等。

　　二、铜的电解精炼

　　原理：电解时，用粗铜板作阳极，与直流电源的正极相连；用纯铜板作阴极，与电源的负极相连，用CuSO4溶液（加入一定量的硫酸）作电解液。

　　CuSO4溶液中主要有Cu2+、SO42-、H+、OH-，通电后H+和Cu2+移向阴极，并在阴极发生Cu2++2e-=Cu，OH-和SO42-移向阳极，但阳极因为是活性电极，故而阴离子并不放电，主要为阳极（活泼及较活泼金属）发生氧化反应而溶解，阳极反应：Cu-2e-=Cu2+。

　　电解过程中，比铜活泼的Zn、Fe、Ni等金属杂质，在铜溶解的同时也会失电子形成金属阳离子而溶解，此时阴极仍发生Cu2++2e-=Cu，这会导致电解液浓度不发生变化；Ag、Au不如Cu易失电子，Cu溶解时它们以阳极泥沉积下来，可供提炼Au、Ag等贵金属。

　　该过程实现了提纯铜的目的。

　　离子在电极上得失电子的能力与离子的性质、溶液的浓度、电流的大小、电极的材料等都有关系。中学阶段我们一般只讨论电极材料的性质、离子的氧化性强弱和还原性强弱对它们得失电子能力的影响。

　　三、电解冶炼铝

　　工业上，用纯净的氧化铝为原料，采用电解的方法制取铝。

　　纯净的氧化铝熔点很高（2045℃），很难熔化，现在都用熔化的冰晶石（Na3AlF6）作熔剂，使氧化铝在1000℃左右溶解在液态的冰晶石里，成为冰晶石和氧化铝的熔融体，然后进行电解。

　　电极反应式：

　　阴极：4Al3+＋12e-＝4Al

　　阳极：6O2-＋12e-＝3O2↑

　　总反应式：2Al2O3==4Al＋3O2↑(只能电解Al2O3，不能电解AlCl3)

　　在冶炼铝时，阳极产生氧气，石墨阳极在如此高温条件下，将不断被氧气氧化而消耗，因而需不断补充石墨阳极。

　　四、电镀铜

　　1．原理：电镀时，一般都是用含镀层金属离子的电解质溶液为电镀液；把待镀金属制成品浸入电镀液中与直流电源的负极相连，作为阴极，而用镀层金属为阳极，阳极金属溶解在溶液中成为阳离子，移向阴极，并在阴极上被还原成金属析出。

　　电镀铜规律可概括为“阳极溶解，阴极沉积，电解液不变”。

　　工业上电镀常使用有毒电镀液，因此电镀废水应回收有用物质、降低有害物质含量后，达标排放，以防污染环境。

　　2．实验分析：电镀铜实验

　　(1)待镀件需酸洗去除表面的锈。

　　(2)电镀液CuSO4中加氨水制成铜氨溶液以降低Cu2+浓度使镀层光亮。

　　以上就是A加小编关于IB化学知识点——电解的内容解析。电解是利用在作为电子导体的电极与作为离子导体的电解质的界面上发生的电化学反应进行化学品的合成高纯物质的制造以及材料表面的处理的过程。通电时，电解质中的阳离子移向阴极，吸收电子，发生还原作用，生成新物质；电解质中的阴离子移向阳极，放出电子，发生氧化作用，亦生成新物质。同学们是不是完全掌握了呢？