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− | '''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。 | + | '''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。 |
− | 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。例如电解熔融氯化钠。 | + | 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。例如电解熔融[[ 氯化钠]] 。 |
中文名: 电解 | 中文名: 电解 | ||
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外文名 :Electrolysis | 外文名 :Electrolysis | ||
− | 提出者 :科学 | + | 提出者 :科学 家[[H.戴维]] |
应用学科 :化学 | 应用学科 :化学 | ||
==概念简介== | ==概念简介== | ||
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− | 定义:使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程叫做电解。 | + | 定义:使[[ 电流]] 通过[[ 电解质]] 溶液而在阴、阳两极引起[[ 氧化还原反应]] 的过程叫做电解。 |
注意: | 注意: | ||
− | 1、电流必须是直流而不是交流。 | + | 1、[[ 电流]] 必须是直流而不是交流。 |
− | 2、熔融态的电解质也能被电解。 | + | 2、熔融态的[[ 电解质]] 也能被电解。 |
− | 在电解反应中,电能转化为化学能。<ref>[https://www.258.com/news/1508368482.html 电解槽是什么?电解槽工作原理],互联网服务平台网,2018-04-28</ref> | + | 在电解反应中,[[ 电能]] 转化为化学能。<ref>[https://www.258.com/news/1508368482.html 电解槽是什么?电解槽工作原理],互联网服务平台网,2018-04-28</ref> |
==构成电解池的条件== | ==构成电解池的条件== | ||
− | 1、直流电源。 | + | 1、直流[[ 电源]] 。 |
2、两个电极。其中与电源的正极相连的电极叫做阳极,与电源的负极相连的电极叫做阴极。 | 2、两个电极。其中与电源的正极相连的电极叫做阳极,与电源的负极相连的电极叫做阴极。 | ||
− | 3、电解质溶液或熔融态电解质。<ref>[https://www.258.com/news/1508368482.html 电解槽是什么?电解槽工作原理],互联网服务平台网,2018-04-28</ref> | + | 3、[[ 电解质]] 溶液或熔融态电解质。<ref>[https://www.258.com/news/1508368482.html 电解槽是什么?电解槽工作原理],互联网服务平台网,2018-04-28</ref> |
==原理分析== | ==原理分析== | ||
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+ | 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。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特方程计算: | ||
− | 电 | + | 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]] 。 | |
− | + | [以[[ 氯化铜]](CuCl2)溶液的电解为例] | |
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CuCl2是强电解质且易溶于水,在水溶液中电离生成Cu和Cl。 | CuCl2是强电解质且易溶于水,在水溶液中电离生成Cu和Cl。 | ||
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CuCl2===Cu+2Cl | CuCl2===Cu+2Cl | ||
− | 通电前,Cu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Cu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,并两两结合成氯气分子,从阳极放出。 | + | 通电前,Cu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Cu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]] ,并两两结合成氯气[[ 分子]] ,从阳极放出。 |
阴极:Cu+2e==Cu | 阴极:Cu+2e==Cu | ||
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==电解质导电的实质== | ==电解质导电的实质== | ||
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+ | 对电解质溶液(或熔融态电解质)通电时,[[电子]]从[[电源]]的负极沿导线流入电解池的阴极,电解质的阳离子移向阴极得电子发生还原反应;电解质的阴离子移向阳极失去电子(有的是组成阳极的[[金属]]原子失去电子)发生氧化反应,电子从电解池的阳极流出,并沿导线流回电源的正极。这样,[[电流]]就依靠电解质溶液(或熔融态电解质)里阴、阳离子的定向移动而通过溶液(或熔融态电解质),所以电解质溶液(或熔融态电解质)的导电过程,就是电解质溶液(或熔融态电解质)的电解过程。 | ||
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+ | ==用途== | ||
− | + | 电解 广泛应用于[[冶金]]工业中 , 如 从 矿石或化合物提取[[ 金属]](电解 冶金) 或提纯金属(电解 提纯),以 及从 溶液 中沉积出金属(电 镀) 。金属钠和氯气 是 由 电解溶融 氯化钠生成的; 电解 氯化钠 的 水溶液则产生氢氧化钠和氯气 。 | |
− | == | + | 电解[[水]]产生[[氢气]]和[[氧气]]。水的电解就是在外[[电场]]作用下将水分解为H2(g)和O2(g)。 |
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+ | 电解是一种非常强有力的促进[[氧化还原反应]]的手段,许多很难进行的氧化还原反应,都可以通过电解来实现。例如:可将熔融的氟化物在阳极上氧化成单质氟,熔融的锂盐在阴极上还原成金属锂。 | ||
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+ | 电解[[工业]]在国民经济中具有重要作用,许多有色[[金属]](如钠、钾、镁、铝等)和稀有金属(如锆、铪等)的冶炼及金属(如铜、锌、铅等)的精炼,基本化工产品(如氢、氧、烧碱、氯酸钾、过氧化氢、乙二腈等)的制备,还有[[电镀]]、电抛光、阳极氧化等,都是通过电解实现的。 | ||
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+ | =='''相关视频'''== | ||
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+ | 1、电解的原理及应用 | ||
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+ | 2、电解规律 | ||
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於 2020年3月16日 (一) 22:12 的最新修訂
電解 | |
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電解(Electrolysis)是將電流通過電解質溶液或熔融態電解質,(又稱電解液),在陰極和陽極上引起氧化還原反應的過程,電化學電池在外加直流電壓時可發生電解過程。 電解是利用在作為電子導體的電極與作為離子導體的電解質的界面上發生的電化學反應進行化學品的合成高純物質的製造以及材料表面的處理的過程。通電時,電解質中的陽離子移向陰極,吸收電子,發生還原作用,生成新物質;電解質中的陰離子移向陽極,放出電子,發生氧化作用,亦生成新物質。例如電解熔融氯化鈉。
中文名: 電解
外文名 :Electrolysis
提出者 :科學家H.戴維
應用學科 :化學
概念簡介
定義:使電流通過電解質溶液而在陰、陽兩極引起氧化還原反應的過程叫做電解。
注意:
1、電流必須是直流而不是交流。
2、熔融態的電解質也能被電解。
構成電解池的條件
1、直流電源。
2、兩個電極。其中與電源的正極相連的電極叫做陽極,與電源的負極相連的電極叫做陰極。
原理分析
電解質中的離子常處於無秩序的運動中,通直流電後,離子作定向運動。陽離子向陰極移動,在陰極得到電子,被還原;陰離子向陽極移動,在陽極失去電子,被氧化。在水電解過程中,OH在陽極失去電子,被氧化成氧氣放出;H在陰極得到電子,被還原成氫氣放出。所得到的氧氣和氫氣,即為水電解過程的產品。電解時,在電極上析出的產物與電解質溶液之間形成電池,其電動勢在數值上等於電解質的理論電解電壓。此理論電解電壓可由能斯特方程計算:
式中E0為標準電極電位(R為氣體常數,等於8.314J/(K·mol);T為溫度(K);n為電極反應中得失電子數;F為法拉第常數,等於96500C/mol;α1、α2分別為還原態和氧化態物質的活度。整個電解過程的理論電解電壓為兩個電極理論電解電壓之差。
在水溶液電解時,究竟是電解質電離的正負離子還是水電離的H和OH離子在電極上放電,需視在該電解條件下的實際電解電壓的高低而定。實際電解電壓為理論電解電壓與超電壓之和。影響超電壓的因素很多,有電極材料和電極間距、電解液溫度、濃度、pH等。例如:在氯鹼生產過程中,濃的食鹽水溶液用碳電極電解時,陰極上放出氫氣,同時產生氫氧化鈉,陽極放出氯氣;稀的食鹽水溶液電解時,陰極放出氫氣,同時產生氫氧化鈉,陽極放出氧氣,同時產生鹽酸。
[以氯化銅(CuCl2)溶液的電解為例]
CuCl2是強電解質且易溶於水,在水溶液中電離生成Cu和Cl。
CuCl2===Cu+2Cl
通電前,Cu和Cl在水裡自由地移動着;通電後,這些自由移動着的離子,在電場作用下,改作定向移動。溶液中帶正電的Cu向陰極移動,帶負電的氯離子向陽極移動。在陰極,銅離子獲得電子而還原成銅原子覆蓋在陰極上;在陽極,氯離子失去電子而被氧化成氯原子,並兩兩結合成氯氣分子,從陽極放出。
陰極:Cu+2e==Cu
陽極:2Cl-2e==Cl2↑
電解CuCl2溶液的化學反應方程式:CuCl2=Cu+Cl2↑(通電)[3]
電解質導電的實質
對電解質溶液(或熔融態電解質)通電時,電子從電源的負極沿導線流入電解池的陰極,電解質的陽離子移向陰極得電子發生還原反應;電解質的陰離子移向陽極失去電子(有的是組成陽極的金屬原子失去電子)發生氧化反應,電子從電解池的陽極流出,並沿導線流回電源的正極。這樣,電流就依靠電解質溶液(或熔融態電解質)里陰、陽離子的定向移動而通過溶液(或熔融態電解質),所以電解質溶液(或熔融態電解質)的導電過程,就是電解質溶液(或熔融態電解質)的電解過程。
用途
電解廣泛應用於冶金工業中,如從礦石或化合物提取金屬(電解冶金)或提純金屬(電解提純),以及從溶液中沉積出金屬(電鍍)。金屬鈉和氯氣是由電解溶融氯化鈉生成的;電解氯化鈉的水溶液則產生氫氧化鈉和氯氣。
電解水產生氫氣和氧氣。水的電解就是在外電場作用下將水分解為H2(g)和O2(g)。
電解是一種非常強有力的促進氧化還原反應的手段,許多很難進行的氧化還原反應,都可以通過電解來實現。例如:可將熔融的氟化物在陽極上氧化成單質氟,熔融的鋰鹽在陰極上還原成金屬鋰。
電解工業在國民經濟中具有重要作用,許多有色金屬(如鈉、鉀、鎂、鋁等)和稀有金屬(如鋯、鉿等)的冶煉及金屬(如銅、鋅、鉛等)的精煉,基本化工產品(如氫、氧、燒鹼、氯酸鉀、過氧化氫、乙二腈等)的製備,還有電鍍、電拋光、陽極氧化等,都是通過電解實現的。
相關視頻
1、電解的原理及應用
2、電解規律
參考來源
- ↑ 電解槽是什麼?電解槽工作原理,互聯網服務平台網,2018-04-28
- ↑ 電解槽是什麼?電解槽工作原理,互聯網服務平台網,2018-04-28
- ↑ 電解分析的基本原理,豆丁網