电解硫酸铜(电解原理的应用)
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|大家好，电解硫酸铜相信很多的网友都不是很明白，包括电解原理的应用也是一样，不过没有关系，接下来就来为大家分享关于电解硫酸铜和电解原理的应用的一些知识点，大家可以关注收藏，免得下次来找不到哦，下面我们开始吧！
一、电解产物的判断
1.阳极产物的判断
首先看电极，若是活性电极（一般是除Au、Pt外的金属），则电极材料本身失电子，电极被溶解形成阳离子进入溶液；若是惰性电极（如石墨、铂、金等），则根据溶液中离子放电顺序加以判断。
金属（一般是除Au、Pt外的金属）＞S2-＞I-＞Br-＞Cl-＞OH-＞含氧酸根＞F-。
⒉阴极产物的判断
直接根据溶液中阳离子放电顺序加以判断。
Ag+＞Hg2+＞Fe3+＞Cu2+＞H+＞Pb2+＞Sn2+＞Fe2+＞Zn2+＞H+＞Al3+＞Mg2+＞Na+＞Ca2+＞K+。
⒊电解后电解质溶液恢复问题
(1)若阴极为H＋放电，则阴极区c(OH－)增大；若阳极为OH－放电，则阳极区c(H＋)增大；若阴极、阳极同时有H＋、OH－放电，相当于电解水，电解质溶液浓度增大。
(2)电解过程中产生的H＋或OH－，其物质的量等于转移电子的物质的量。
(3)用惰性电极电解电解质溶液时，若要使电解后的溶液恢复到原状态，应遵循“缺什么加什么，缺多少加多少”的原则，一般加入阴极产物与阳极产物的化合物。
如：用石墨作电极电解CuSO4溶液。通电一段时间后，欲使电解液恢复到起始状态，应向溶液中加入适量的CuO。
由于石墨为惰性电极,电解CuSO4溶液时,
体系中减少的是氧和铜，要使电解液恢复到起始状态，可向溶液中加入适量的CuO。
⑴处理有关电解池两极产物的问题，一定要先看电极是活性电极还是惰性电极。活性电极在阳极放电，电极溶解生成相应的金属阳离子，此时阴离子在阳极不放电。对于惰性电极，则只需比较溶液中定向移动到两极的阴、阳离子的放电顺序即可。
⑵根据阳离子放电顺序判断阴极产物时，要注意下列三点：
①阳离子放电顺序表中前一个c(H+)与其他离子的浓度相近，后一个c(H+)很小，来自水的电离；
②Fe3+得电子能力大于Cu2+，但第一阶段只能被还原到Fe2+
③Pb2+、Sn2+、Fe2+、Zn2+控制一定条件（即电镀）时也能在水溶液中放电；Al3+、Mg2+、Na+、Ca2+、K+只有在熔融状态下放电。
二电解方程式的书写
⑴首先判断阴、阳极，分析阳极材料是惰性电极还是活泼电极。
①如果阳极是活泼电极(金属活动顺序表Ag以前)，则应是阳极失电子，阳极不断溶解，溶液中的阴离子不能失电子。
②如果阳极是惰性电极(Pt、Au、石墨)，则应是电解质溶液中的离子放电，应根据离子的放电顺序进行书写电极反应式。
阳极(惰性电极)发生氧化反应，阴离子失去电子被氧化的顺序为：
S2－＞SO32－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞水电离的OH－＞含氧酸根离子＞F－。
阴极发生还原反应，阳离子得到电子被还原的顺序为：
Ag＋＞Hg2＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞(酸电离出的H＋)＞Pb2＋＞Sn2＋＞Fe2＋＞Zn2＋＞(水电离出的H＋)＞Al3＋＞Mg2＋＞Na＋＞Ca2＋＞K＋。
(注：在水溶液中Al3＋、Mg2＋、Na＋、Ca2＋、K＋这些活泼金属阳离子不被还原，这些活泼金属的冶炼往往采用电解无水熔融态盐或氧化物而制得)。
⑵再分析电解质水溶液的组成，找全离子并分成阴、阳两组，(勿忘水溶液中的H＋和OH－)。
⑶然后排出阴、阳两极的放电顺序。
⑷分析电极反应，判断电极产物，写出电极反应式，要注意遵循原子守恒和电荷守恒。
⑸最后写出电解反应的总化学方程式或离子方程式。
①书写电解池中电极反应式时，要以实际放电的离子表示，但书写总电解反应方程式时，弱电解质要写成分子式。
②要确保两极电子转移数目相同，且注明条件“电解”。
③注意题目信息中提示的离子的放电。
如：书写用石墨作电极，电解饱和食盐水的电极反应式。
由于电极材料为石墨,是惰性电极，不参与电极反应，则书写电极反应式的书写只考虑溶液中的离子放电顺序即可。移向阳极的阴离子有Cl－和水电离出的OH－,但在阳极上放电的是Cl－；移向阴极的阳离子有Na＋和水电离出的H＋，但在阴极上放电的是H＋。所以上述电解池的电极反应为：
若将上述石墨电极改成铜作电极，写电解饱和食盐水的电极反应式。
由于电极材料为Cu,是活泼电极,铜参与阳极反应,溶液中的阴离子不能失电子，但阴极反应仍按溶液中的阳离子放电顺序书写。该电解池的电极反应为：
(注:阳极产生的Cu2＋可与阴极产生的OH－结合成Cu(OH)2沉淀，不会有Cu2＋得电子情况发生。
三、电解原理的应用
㈠氯碱工业制烧碱、氯气和氢气
1.主要生产过程
⑴主要步骤：大致可以分为3大步：①粗盐的溶解，
②粗盐水的出杂质（净化），这其中分一次盐水（过滤），二次盐水（精制）。
向阳极室引入饱和NaCl溶液，阴极室引入蒸馏水，在食盐水里氯化钠完全电离，水分子是微弱电离的，因而存在着Na+、H+、Cl-、OH-四种离子。即：
在外加直流电场作用下，带负电的OH-和Cl-移向阳极，带正电的Na+和H+移向阴极。
在阳极，Cl-比OH-容易失去电子被氧化成氯原子，氯原子两两结合成氯分子放出氯气。
在阴极，H+比Na+容易得到电子，因而H+不断从阴极获得电子被还原为氢原子，氢原子两两结合成氢分子从阴极放出氢气。
由于阳离子交换膜的固定基团(R-SO3--)带负电荷，它和溶液中的Na+离子异性电荷相吸，结果只允许Na+离子通过，而对Cl-离子排斥，于是Na+离子迁入阴极室，它和OH-相结合，生成NaOH。
H+在阴极上不断得到电子而生成氢气放出，破坏了附近的水的电离平衡，因而水分子大量电离成H+和OH-，且生成OH-的快慢远大于其向阳极定向运动的速率。因此，阴极附近的OH-大量增加，使溶液中产生氢氧化钠：
2NaCl＋2H2O＝Cl2↑＋H2↑＋2NaOH
㈡电镀：电镀是应用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的方法，也用在金属的精炼上。如电镀铜或电解精炼铜（含锌、铁等杂质）时：
电镀液：含Zn2＋的盐溶液(如ZnCl2溶液)
电镀过程中电镀液浓度不发生变化。镀层金属作阳极，镀件作阴极，电镀液中必须含有镀层金属离子。
㈢电冶金属：冶炼钠、钙、镁、铝等活泼金属，必须用电解法。
2NaCl（熔融）＝(通电)2Na＋Cl2↑
2Al2O3（熔融）＝(通电冰晶石)4Al＋3O2↑
MgCl2（熔融）＝(通电)Mg＋Cl2↑
㈣电解精炼：如粗铜(含Zn、Fe、Ag等)的提纯
电解质溶液：含Cu2＋的盐溶液(如CuSO4溶液)
电解过程中，活泼性比Cu弱的Ag等不放电，形成阳极泥(可从阳极泥中提纯Ag等)；电解质溶液中c(Cu2＋)会不断减小，应定期更换电解质溶液。
㈤金属的腐蚀与防护
⒈化学腐蚀和电化学腐蚀的比较
⑴化学腐蚀：金属与接触到的物质直接发生反应，无电流产生；
⑵电化学腐蚀：不纯金属接触到电解质溶液发生原电池反应，有微弱电流产生；
①实质都是金属原子失去电子被氧化而损耗；
②化学腐蚀与电化学腐蚀往往同时发生，但电化学腐蚀更普遍、危害性更大、腐蚀速率更快
⒉钢铁的析氢腐蚀与吸氧腐蚀
总反应式：Fe2＋＋2OH－＝Fe(OH)2
正极反应：2H2O＋O2＋4e－＝4OH－
总反应式：2Fe＋O2＋2H2O＝2Fe(OH)2
其他反应及产物：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O＝4Fe(OH)3
2Fe(OH)3＝Fe2O3·xH2O(铁锈)＋(3－x)H2O
3.金属腐蚀规律
金属腐蚀既受到其组成的影响，又受到外界因素的影响。通常金属腐蚀遵循以下规律：
⑴在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢是：
电解池的阳极＞原电池的负极＞化学腐蚀＞原电池的正极＞电解池的阴极。
⑵在不同溶液中：金属在强电解质溶液中的腐蚀＞金属在弱电解质溶液中的腐蚀＞金属在非电解质溶液中的腐蚀。
⑶对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀越快。
⑷由于金属表面一般不会遇到酸性较强的溶液，故吸氧腐蚀是金属腐蚀的主要形式，只有在金属活动性顺序表中排在氢以前的金属才可能发生析氢腐蚀，而位于氢之后的金属只能发生吸氧腐蚀。
(1)电化学保护
①牺牲阳极的阴极保护法-----原电池原理
负极：比被保护金属活泼的金属；
②外加电源的阴极保护法-----电解原理
(2)其他方法：
①改变金属内部结构，如制合金、不锈钢等。
②外加防护层,如在金属表面涂油、喷漆、搪瓷、电镀、喷镀、烤蓝等。
③保持金属制品表面干燥和洁净。
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