銅的電解精煉

　　原理：電解時，用粗銅板作陽極，與直流電源的正極相連;用純銅板作陰極，與電源的負極相連，用CuSO4溶液(加入一定量的硫酸)作電解液。

　　CuSO4溶液中主要有Cu²⁺、SO4^2-、H⁺、OH^-，通電后H⁺和Cu²⁺移向陰極，并在陰極發(fā)生Cu²⁺+2e-=Cu，OH-和SO4^2- 移向陽極，但陽極因為是活性電極，故而陰離子并不放電，主要為陽極(活潑及較活潑金屬)發(fā)生氧化反應而溶解，陽極反應：Cu-2e-=Cu2+。

　　電解過程中，比銅活潑的Zn、Fe、Ni等金屬雜質(zhì)，在銅溶解的同時也會失電子形成金屬陽離子而溶解，此時陰極仍發(fā)生Cu²⁺+2e-=Cu，這會導致電解液濃度不發(fā)生變化;Ag、Au不如Cu易失電子，Cu溶解時它們以陽極泥沉積下來，可供提煉Au、Ag等貴金屬。

　　該過程實現(xiàn)了提純銅的目的。

　　離子在電極上得失電子的能力與離子的性質(zhì)、溶液的濃度、電流的大小、電極的材料等都有關(guān)系。中學階段我們一般只討論電極材料的性質(zhì)、離子的氧化性強弱和還原性強弱對它們得失電子能力的影響。

　　三

　　電解冶煉鋁

　　工業(yè)上，用純凈的氧化鋁為原料，采用電解的方法制取鋁。

　　純凈的氧化鋁熔點很高(2045℃)，很難熔化，現(xiàn)在都用熔化的冰晶石(Na₃AlF₆)作熔劑，使氧化鋁在1000℃左右溶解在液態(tài)的冰晶石里，成為冰晶石和氧化鋁的熔融體，然后進行電解。

　　電極反應式：

　　陰極：4Al³⁺+12e-=4Al

　　陽極：6O^2-+12e-=3O₂↑

　　總反應式：2Al₂O₃==4Al+3O₂↑(只能電解Al₂O₃，不能電解AlCl₃)

　　在冶煉鋁時，陽極產(chǎn)生氧氣，石墨陽極在如此高溫條件下，將不斷被氧氣氧化而消耗，因而需不斷補充石墨陽極。

　　四

　　電鍍銅

　　1.原理：電鍍時，一般都是用含鍍層金屬離子的電解質(zhì)溶液為電鍍液;把待鍍金屬制成品浸入電鍍液中與直流電源的負極相連，作為陰極，而用鍍層金屬為陽極，陽極金屬溶解在溶液中成為陽離子，移向陰極，并在陰極上被還原成金屬析出。

　　電鍍銅規(guī)律可概括為“陽極溶解，陰極沉積，電解液不變”。

　　工業(yè)上電鍍常使用有毒電鍍液，因此電鍍廢水應回收有用物質(zhì)、降低有害物質(zhì)含量后，達標排放，以防污染環(huán)境。

　　2.實驗分析：電鍍銅實驗

　　(1)待鍍件需酸洗去除表面的銹。

　　(2)電鍍液CuSO₄中加氨水制成銅氨溶液以降低Cu²⁺濃度使鍍層光亮。

電鍍：

概念：應用電解原理在某些金屬表面鍍上一薄層其他金屬或合金的方法。

目的：使金屬增強抗腐蝕能力，增加美觀和表面硬度。鍍件(待鍍金屬制品)作陰極

如在鐵制品表面上鍍銅：

注意:理論上，電鍍過程中電鍍液的濃度保持不變。

電冶金:

電解法：用電解的手段將活潑金屬(如Na、Ca、 Mg、Al)從它們的化合物中還原出來的方法。

實例

電解熔融NaCl制Na

電解熔融Al₂O₃制Al

化學電解四大類型

電解飽和食鹽水反應原理

實驗分析：電解飽和食鹽水

在U形管里裝入飽和食鹽水，滴入幾滴酚酞試液，用碳棒作陽極、鐵棒作陰極，將濕潤的碘化鉀淀粉試紙放在陽極附近，接通電源，觀察管內(nèi)發(fā)生的現(xiàn)象及試紙顏色的變化。

注意：鐵棒不可作陽極，否則發(fā)生Fe - 2e- = Fe²⁺;碘化鉀淀粉試紙需事先用水潤濕。

現(xiàn)象：陰、陽兩極均有氣體放出，陽極氣體有刺激性氣味，能使?jié)駶櫟牡饣�鉀淀粉試紙變藍;陰極區(qū)域溶液變紅。說明陰極區(qū)域生成物為堿性物質(zhì)與H₂，陽極產(chǎn)物是Cl₂。

電解飽和食鹽水反應原理

飽和食鹽水成分：溶液存在Na⁺、Cl^-、H⁺、OH^-四種離子。

電極反應式：

陰極：2H⁺+2e- = H₂↑(還原反應);

陽極：2Cl^--2e- = Cl₂↑(氧化反應);

實驗現(xiàn)象解釋：

陰極區(qū)域變紅原因：由于H+被消耗，使得陰極區(qū)域OH-離子濃度增大(實際上是破壞了附近水的電離平衡，由于Kw為定值，c(H+)因電極反應而降低，導致c(OH-)增大，使酚酞試液變紅)。

濕潤的碘化鉀淀粉試紙變藍原因：氯氣可以置換出碘化鉀中的碘，Cl₂+2KI=2KCl+I₂，I₂使淀粉變藍。

注意：如果試紙被熏蒸的太久，藍色會因為濕氯氣的漂白作用而褪去。

電解飽和食鹽水的總反應式：

2NaCl+2H₂O===Cl₂↑+H₂↑+2NaOH

該電解反應屬于放氫生堿型，電解質(zhì)與水均參與電解反應，類似的還有K₂S、MgBr₂等。