电解池阴阳极的离子流向是什么?为什么

2025-04-30 21:11:03
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回答1:

1、电解原理(电解池装置如图)
(1)什么是电解
电解是使电流通过电解质溶液(或熔化的电解质)
而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程。
上图是电解cucl2溶液的装置。通电后,发生反应:cucl2=cu
+
cl2↑
或用离子方程式表示:cu2++
2cl=cu
+
cl2↑
(2)电解过程中的能量转化
电能转化为化学能
(3)发生电解反应的条件
①与电源相连的两个电极;
②电解质溶液(或熔化的电解质);
③两个电极浸泡在电解质溶液中,形成闭合回路。
(4)电极反应
与电源的正极相连的电极称为阳极。物质在阳极上失去电子,发生氧化反应。如上图装置中,cl-在阳极上失去电极转化为cl2,阳极反应式:2cl--2e-=cl2↑
与电源的负极相连的电极成为阴极。物质在阴极上得到电子,发生还原反应。如上图装置中,cu2+在阴极是得到电子转化为cu,阴极反应式:cu2++2e-=cu
(5)意义
使在通常情况下不发生变化的物质发生氧化还原反应,得到所需的化工产品、进行电镀以及冶炼活泼的金属。
2、电解原理的应用
(1)电解饱和食盐水
饱和食盐水溶液中存在na+和cl-以及水电离产生的h+和oh-。其中氧化性h+>na+,还原性cl->oh-。所以h+和cl-先放电(即发生还原或氧化反应)。
阴极:2h++2e-=h2↑
(还原反应)
阳极:2cl--2e-=cl2↑
(氧化反应)
总反应的化学方程式:2nacl+2h2o=(等号上为通电)2naoh+h2↑+cl2↑,用离子方程式表示:2cl-+2h2o=(等号上为通电)2oh-+h2↑+cl2↑。
(2)电镀和电解精炼铜
电镀时,把待镀的金属制品(即镀件)作阴极,镀层金属作阳极,用含有镀层金属离子的溶液作电镀液。
阳极:m-ne-=mn+
阴极:mn++ne-=m
这样,在直流电的作用下,镀层金属就均匀地覆盖到镀件的表面。
同样的道理,用纯铜作阴极,用粗铜作阳极,用cuso4溶液作电解液。通入直流电,作为阳极的粗铜逐渐溶解,在阴极上析出纯铜,从而达到提纯铜的目的。
(3)电解法冶炼金属
钠、钙、镁、铝等活泼金属,很难用还原剂从它们的化合物中还原得到单质,因此必须通过电解熔融的化合物的方法得到。如电解熔融的氯化钠可以得到金属钠:
阴极:2na++2e-=2na
阳极:2cl――2e-=cl2↑
3、电解时,物质在电极上的放电顺序
(1)阳极:与电源的正极相连。
当阳极的电极材料为金属(pt或au除外)时,通电后作电极的金属失去电子变成金属离子,溶解到电解质溶液中。
当阳极的电极材料是惰性物质(如au、pt或石墨)时,通电后溶液中的阴离子在阳极上失去电子,当溶液中同时存在多种阴离子时,还原性强的离子先失去电子发生氧化反应。常见阴离子的还原性由强到弱的顺序是:cl->oh->含氧酸根离子(如so42-、no3-等)>f-。cl-和oh-在电解时的电极反应式分别是:
2cl――2e-=cl2↑
4oh――4e-=2h2o+o2↑
因为水电离能够产生oh-,所以电解含氧酸盐溶液时,在阳极上是oh-放电生成氧气,而含氧酸根离子不发生变化。
(2)阴极:与电源的负极相连。
在阴极上发生还原反应的是溶液中的阳离子。当溶液中存在多种阳离子时,按金属活动性顺序,越不活泼的金属,其阳离子的氧化性越强,越容易被还原。在水溶液中,铝之前的金属的阳离子不可能被还原。