高三化学 电能转化为化学能 电解复习教案1
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一、电解饱和食盐水的原理
在NaCl溶液中,NaCl电离出,电离出.通电后,在电场的作用下,向阴极移动,向阳极移动.
在阳极,由于容易失去电子,所以失去电子被氧化生成.
在阴极,不得电子而得到电子被还原生成.得电子后,使电离向右移动,因此,阴极产物包括.
阳极:
阴极:
总反应:
或
工业上电解饱和食盐水是用涂有钛、钌等氧化物的钛网作阳极,用碳钢网作阴极.
二、电解饱和食盐水制烧碱必须解决两个主要问题
第一个问题是:避免生成物混合和接触NaOH溶液.因为混合遇火或遇强光会爆炸,接触NaOH溶液会反应生成NaCl和NaClO,使产品不纯.
第二个问题是:饱和食盐水必须精制.因为粗盐水电解会损坏离子交换膜.
(1)离子交换膜
使用离子交换膜能解决上述第一个问题.
离子交换膜属于功能高分子材料.离子交换膜分为阳离子交换膜和阴离子交换膜,阳离子交换膜只允许阳离子穿过,不许阴离子和气体分子穿过;阴离子交换膜只允许阴离子穿过,不许阳离子和气体分子穿过.
在电解饱和食盐水制烧碱的工业上,使用阳离子交换膜如图4-16所示.阳离子交换膜把电解槽分成阴极室和阳极室,使阴极产物和NaOH溶液与阳极产物分开,避免混合和接触.
另外,在电解过程中,阳极室减少,阴极室减少而增多,从阳极室穿过阳离子交换膜进入阴极室,使溶液中的电荷得以平衡.
工业上通过电解饱和食盐水而获得氯气、氢气和氢氧化钠溶液.再通过蒸发氢氧化钠溶液而获得固体氢氧化钠.
注意:为什么强调电解饱和食盐水,是因为在饱和食盐水中的溶解量较小.
三、电解氯化铜溶液
(1)通电前电离(离子自由移动)CuCl2===Cu2++2Cl- H2OH++OH-
(2)通电时(离子定向移动)Cu2+、H+→阴极 Cl-、OH-→阳极
(3)两极放电(依据离子放电顺序)
阴极:Cu2+>H+ 阳极:Cl->OH-
电极反应为
阳极:2Cl--2e=Cl2↑(氧化反应)
阴极:Cu2++2e=Cu(还原反应)
(4)pH变化判断
只出H2,pH升高(H+放电)如NaCl、KBr、HCl
只出O2,pH降低(OH-放电)如CuSO4、AgNO3
H2、O2同时出(H+、OH-放电,实质电解水)
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