现行人教社高中化学必修一~三册课本人教社必修第三册1-44-1

第四单元  电解原理及其应用   我们已经知道，在原电池反应中，化学能转变成电能。例如，在氢氧燃料电池中，氢气和氧气燃烧生成水的化学能直接转变为电能。然而，要把水转变成氢气和氧气，则必须要提供能量才行。例如，电解水就是利用电能使水分解为氢气和氧气，在这个过程中，电能转变为化学能。 在这一单元，我们将研究如何将电能转变为化学能以及电解原理的一些重要应用。 第一节  电解原理   一、电解原理 我们已经知道，金属导电时，是金属内部的自由电子发生了定向移动，而电解质溶液的导电则与金属导电不同。 【实验4－1】  在一个U型管中注入CuCl2溶液，插入两根石墨棒作电极（如图4－1），把湿润的碘化钾淀粉试纸放在与电池正极相连的电极附近。接通直流电源，观察U型管内发生的现象及试纸颜色的变化。 通过实验可以观察到，接通直流电源后，电流表指针发生偏转，阴极石墨棒上逐渐覆盖了一层红色物质，这是析出的金属铜；在阳极碳棒上有气泡放出，并可闻到刺激性的气味，同时看到湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝，可以断定，放出的气体是Cl2。这个实验告诉我们，CuCl2溶液受到电流的作用，在导电的同时发生了化学变化，生成了Cu和Cl2。 CuCl2溶液在电流的作用下为什么会分解生成Cu和Cl2呢？ 这是因为，CuCl2是强电解质，在水溶液中电离生成Cu2+和Cl－： CuCl2＝Cu2＋＋2Cl－ 通电前，Cu2+和Cl－在溶液里自由地移动着（如图4－2Ⅰ所示）；通电后，在电场的作用下，这些自由移动的离子，改作定向移动。带负电的阴离子向阳极移动，带正电的阳离子向阴极移动（如图4－2Ⅱ所示）。在阳极，Cl－失去电子被氧化成氯原子，并两两结合成Cl2 ，从阳极放出。在阴极，Cu2+获得电子被还原成铜原子，覆盖在阴极石墨棒上。在两个电极上发生的反应可以表示如下： 阳极：2Cl－－2e－=Cl2↑（氧化反应） 阴极：Cu2+＋2e－＝Cu（还原反应） 这种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。借助于电流引起氧化还原反应的装置，也就是把电能转变为化学能的装置叫做电解池或电解槽。跟直流电源的负极相连的电极是电解池的阴极（如图 4－3所示）。通电时，电子从电源的负极沿导线流入电解池的阴极。跟直流电源的正极相连的电极是电解池的阳极，通电时，电子从电解池的阳极流出，沿导线流回电源的正极。这样，电流就依靠溶液里阴离子和阳离子的定向移动而通过溶液，所以电解质溶液的导电过程，就是该溶液的电解过程。在电解过程中，阳离子在阴极得到电子，发生还原反应；阴离子在阳极失去电子，发生氧化反应。 电解CuCl2溶液的化学反应方程式就是阳极上的反应和阴极上的反应的总和。 在上述电解过程中，没有提到溶液里的H+ 和OH－。实际上，在水溶液中，还存在着水的电离平衡： H2O OH－+H+ 因此，在CuCl2溶液中，存在着四种离子：Cu2+、Cl－、H+和 OH－。通电时，移向阴极的离子有Cu2+和H+，因为Cu2+比H+容易得到电子，所以Cu2+在阴极得到电子生成金属铜从溶液中析出。通电时，移向阳极的离子有Cl－和OH－，在这样的实验条件下，Cl－比OH－容易失去电子，所以Cl－在阳极失去电子，生成Cl2。   讨论 试从组成、原理、功能几方面对电解池和原电池进行比较。 二、铜的电解精炼 一般火法冶炼得到的粗铜中含有多种杂质（如锌、铁、镍、银、金等），这种粗铜的导电性远不能满足电气工业的要求，如果用以制电线，就会大大降低电线的导电能力。因此必须利用电解的 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 精炼粗铜。图4－4为铜的电解精炼原理示意图。 电解时，用粗铜板作阳极，与直流电源的正极相连，用纯铜片作阴极，与电源的负极相连，用CuSO4溶液（加入一定量的硫酸）作电解液。 电解时，两极发生如下反应： 阴极          Cu2++2e－=Cu 阳极          Cu－2e－=Cu2+ 当含杂质的铜在阳极不断溶解时，位于金属活动性顺序铜以前的金属杂质如Zn、Fe、Ni等，也会同时失去电子，如： Zn－2e－＝Zn2＋ Ni－2e－=Ni2+ 但是它们的阳离子比Cu2+难以还原，所以它们并不在阴极获得电子析出，而只是留在电解液里。而位于金属活动性顺序铜之后的银、金等金属杂质，因为给出电子的能力比铜弱，难以在阳极失去电子变成阳离子溶解下来，当阳极上的Cu失去电子变成离子溶解之后，它们是以金属单质的形式沉积在电解槽底，形成阳极泥（阳极泥可作为提炼金、银等贵重金属的原料）。这样，在阴极就得到了纯铜。 由于阳极上铜溶解的速率与阴极上铜沉积的速率相同，所以溶液中CuSO4的浓度基本保持不变，但需定时除去其中的杂质。 用电解精炼法所得到的铜叫做电解铜，它的纯度很高，可以达到99.95％～99.98％。这种铜的导电性能良好，符合电气工业的要求，因此电解铜被广泛用以制作导线和电器等。 三、电镀铜 电镀是利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过程，它是电解原理的又一重要应用。电镀可以使金属更加美观耐用，增强防锈抗腐能力。例如，钢铁是人们最常用的金属，但钢铁有个致命的缺点，就是它们易被腐蚀。防止钢铁发生腐蚀的一种最常用方法就是在其表面镀上其他金属，如锌、铜、铬、镍等。 电镀的原理与电解精炼铜的原理是一致的。电镀时，一般都是用含有镀层金属离子的电解质配成电镀液；把待镀金属制品浸入电镀液中与直流电源的负极相连，作为阴极；而用镀层金属作为阳极，与直流电源正极相连。通入低压直流电，阳极金属溶解在溶液中成为阳离子，移向阴极，这些离子在阴极获得电子被还原成金属，覆盖在需要电镀的金属制品上。 铜有许多优良性能，被广泛应用于工业中，如人们常在钢铁表面镀铜来改善金属制件的性能。镀铜层虽然可以直接用作表层，但通常则主要用于电镀其他金属前的预镀层。例如，在钢铁表面电镀其他金属时，往往要先预镀上一薄层铜，然后再镀所需镀的金属，这样可以使镀层更加牢固和光亮，因此镀铜是应用最广的电镀方法。 【实验4－2】  在烧杯里放入CuSO4溶液①，用一铁制品（用酸洗净）作阴极，铜片作阳极（图4－6）。通电，观察铁制品表面颜色的变化。 通过实验，我们可以发现，银白色的铁制品变成紫红色的了。 当然，在电镀的实际生产中，反应过程远比这个实验复杂得多。为了使镀层致密、坚固、光亮，生产中要采取很多 措施 《全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观软件质量保证措施下载工地伤害及预防措施下载关于贯彻落实的具体措施 。例如，在电镀前要对镀件进行抛光、除油、酸洗、水洗等预处理，并且还常在电镀液中加入一些其他盐类，以增加溶液的导电性，促进阳极的溶解，还要在电镀液中加入一些添加剂；在电镀时，要不断搅拌，并控制温度、电流、电压和使电解液的pH在一定范围之内。 在电镀工业的废水中常含有剧毒物质，如氰化物、重金属等。这些有毒物质如随废水流入自然水域，会严重污染水体。氰化物会毒死水中生物，而重金属会被贝类等吸收，最终危害人类健康。因此，绝不允许将电镀废水直接排入自然水域，必须经过处理，回收其中的有用成分，把有毒有害物质的浓度降低到基本无害的水平，符合工业废水排放 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 。减小电镀污染的另一重要途径是改进电镀 工艺 钢结构制作工艺流程车尿素生产工艺流程自动玻璃钢生产工艺2工艺纪律检查制度q345焊接工艺规程 ，尽量使用污染少的原料，如改变电镀液成分，采用无氰电镀工艺等。   习  题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 一、选择题 1．下列关于电解槽的叙述中不正确的是                                      [    ] A．与电源正极相接的是电解槽的阴极 B．与电源负极相接的是电解槽的阴极 C．在电解槽的阳极发生氧化反应 D．电子从电源的负极沿导线流入电解槽的阴极 2．下列关于铜电极的叙述中不正确的是                                      [    ] A．铜锌原电池中铜是正极 B．用电解法精炼粗铜时粗铜作阴极 C．用电解法精炼粗铜时纯铜作阴极 D．在镀件上电镀铜时可用金属铜作阳极 3．电解CuCl2溶液时，如果阴极上有1.6g铜析出，则阳极上产生气体的体积（标准状况）约为  [    ] A．0.28 L                                          B．0.56 L C．0.14 L                                          D． 11.2 L 二、问答题 1．试从能量变化的角度分析电池和电解池二者的区别和联系。分别举出一例，分析其构造并写出电极反应式。 2．试分析在电解精炼铜的过程中，粗铜是如何变成纯铜的，写出电极反应式。 三、计算题 1．把两块质量相同的铜片作电极平行插入CuSO4 溶液中，电解一段时间后，取出电极洗净、烘干、称量，质量差为2.56 g，在通电过程中，电路上通过的电子为多少摩？ 2．在20℃时，用石墨电极电解饱和硫酸铜溶液（阳极放出氧气），如有0.20 mol电子发生转移，试回答以下问题： （1）在阴极发生什么反应？写出电极反应式。阴极得到铜的质量是多少？ （2）在阳极发生什么反应？写出电极反应式。阳极得到氧气的体积（标准状况）是多少？ （3）电解后，溶液的pH发生了什么变化？为什么？ （4）如用铜片代替石墨做阳极，阳极发生什么反应？产物是什么？电解液的pH将如何变化？