电解原理的应用
[铜的电解精炼、电镀铜]
项 目 铜的电解精炼 电镀铜
含 义 利用电解原理将粗铜中的杂质(如锌、铁、镍、银、金等)除去,以获得电解铜(含Cu的质量分数达99.95%~99.98%)的过程 利用电解原理在某些金属的表面镀上一薄层其他金属(铜)或合金的过程
目 的 制得电解铜,以增强铜的导电性 使金属更加美观耐用,增强防锈抗腐能力
电解液 CuSO4溶液(加入一定量的硫酸) 含有镀层金属离子(Cu2+)的电解质溶液作电镀液(如CuSO4溶液)
阳极材料 粗铜 镀层金属(Cu)
阴极材料 纯铜 待镀金属制品
电极反应式 阴极 Cu2+ 2e-=Cu Cu2+ 2e-=Cu
阳极 Cu-2e-=Cu2+
Zn-2e-=Zn2+
Ni-2e-=Ni2+ Cu-2e-=Cu2+
特 点 ①阳极反应为粗铜中的Cu及杂质失去电子而溶解
②溶液中CuSO4的浓度基本不变 ①阳极本身失去电子而溶解
②溶液中金属阳离子的浓度保持不变
③溶液的pH保持不变
说 明 当阳极上的Cu失去电子变成Cu2 溶解后,银、金等金属杂质以单质的形式沉积于电解槽底,形成阳极泥 ①铜镀层通常主要用于电镀其他金属之前的预镀层,以使镀层更加牢固和光亮
②电镀工业的废水中常含剧毒物质如氰化物、重金属等.因此必须经过处理才能排放
[氯碱工业]
(1)电解饱和食盐水溶液的反应原理.
阳极电极反应式(Fe棒):2H+ 2e-=H2↑
(H+得电子产生H2后,阴极区OH-浓度增大而显碱性)
阳极电极反应式(石墨):2C1――2e-=Cl2↑
电解的总化学方程式:2NaCl H2O2NaOH H2↑ Cl2↑
(2)设备:离子交换膜电解槽.离子交换膜电解槽主要由阳极、阴极、离子交换膜、电解槽框和导电铜棒等组成,每台电解槽由若干个单元槽串联或并联组成.电解槽的阳极用金属钛制成;阴极由碳钢网制成.
(3)阳离子交换膜的作用:①把电解槽隔为阴极室和阳极室;②只允许Na+通过,而Cl-、OH-和气体则不能通过.这样,既能防止生成的H2和Cl2相混合而发生爆炸,又能避免C12进入阴极区与NaOH溶液作用生成NaClO而影响烧碱的质量.
(4)离子交换膜法电解制烧碱的主要生产流程