电解
第一章第二节电能转化为化学能----电解
学习目标：1、认识电解原理，记住电解、电解池，电极反应的概念相关概念。
2、能正确的判断阴极和阳极，能正确书写电极反应方程式。
重难点：电解池阴极和阳极的判断及电极反应方程式的书写。
知识梳理：
一、熔融NaCl能够导电
（1）NaCl电离的方程式是：
（2）在熔融的NaCl中存在的微粒有；他们在外加电场的作用下，会发生形成电流，接通电源后，Cl－、Na+各向
移动，外电路电子向移动；因此熔融的NaCl能够导电。
二、电解的原理
1、电解：在作用下，在两个电极上分别发生和
的过程叫电解。
2、电解池：借助于电流引起的装置，也就是把转化为的装置。
3、电解池构成条件：
（1）电源。
（2）两个固体电极，与电源正极相连的叫，与电源负极相连的叫。（3）熔融状态电解质或电解质溶液。（4）构成闭合回路。
4、电极反应
（1）电极上进行的叫做电极反应。（2）阳极发生反应，阴极发生反应。（3）电解熔融NaCl时的电极反应式为：
阳极：（氧化反应）
阴极：（还原反应）
总反应：
5、电子的流动方向：电源负极→电解池阴极→电解液中的阳离子（被还原）
电解池中阴离子（被氧化）→电解池阳极→电源正极6.阅读课本P14“资料在线”，找出常见阳离子和常见阴离子的放电顺序。
阳离子：
阴离子：
三．电解规律：
1.用惰性电极电解电解质溶液的类型：
（1）只电解电解质本身——例：电解CuCl2溶液
阴极：阳极：
总反应式：
注：在电场作用下，CuCl2溶液中阳离子（Cu2+，H+）向阴极移动，阴离子（Cl —，OH—）向阳极移动。Cu2+得电子能力大于H+，Cl—失电子能力大于OH—。
。
类似的物质还有HCl、CuBr
（2）只电解水——例：电解H2SO4溶液
阴极：阳极：
总反应式：
注：电解H2SO4溶液，相当于电解水，不断电解过程中H2SO4
浓度______，溶液的酸性________。类似的物质还有
（3）水和电解质均参加反应。
①电解NaCl溶液（放出氢气生成碱）
阴极：阳极：
总反应式：
注：电解过程中H+得电子，破坏水的电离平衡，H2O
H++OH—，水的电离平衡向右移动，溶液的碱性__________。
②电解CuSO4溶液（放出氧气生成酸）
阴极：
阳极：总反应式：
注：电解过程中OH—失电子，破坏水的电离平衡，H2O
H++OH—，水的电离平衡向右移动，溶液的酸性
______________。
2.电极参加反应——金属做阳极（除Au、Pt外）：
例：金属作阳极时，金属失电子，而不是阴离子失电子，因为
Cu失电子能力大于SO42-、OH-，因此阳极Cu首先失电子：如图所示：
阳极：阴极：
总反应：
从总反应看出，不活泼的Cu将较活泼H置换出来，不符合金属活动顺序表，因此化学反应能不能发生没有严格界限，不能自发进行的反应，提供能量（如电解）也能进行。
四．电解原理的应用：
1、电解食盐水制备烧碱、氢气和氯气
【实验】在U形管里装入饱和食盐水，滴入几滴酚酞试液，用一根碳棒作阳极，一根铁棒作阴极（如图）。把湿润的碘化钾淀粉试纸放在阳极附近。接通直流电源后，注意观察管内发生的现象及试纸颜色的变化。
现象：阴极
阳极
电极产物：阴极
阳极
电解食盐水的总反应方程式为：
电极反应：阳极
阴极
工业上利用这一反应原理，制取NaOH、Cl
2和H
2
。
电极产物的判断①阳极产物判断：首先看，如果是电极（指金属活动顺序表Ag以前的金属电极），则电极材料失电子，电极被氧化，溶液中的阴离子不能失电子。如果是电极(Pt、Au、石墨)，则要再看溶液中的阴离子的失电子能力，此时根据阴离子放电顺序加以判断。②阴极产物的判断：直接根据顺序进行判断。
2、铜的电解精炼：
如右图为电解法精炼铜的装置，其中阳极为，阴极为，电解质溶液为溶液，粗铜中含Fe、Zn、Ni、Ag、Pt、Au等少量杂
质金属。阳极发生的主要反应为：阴极的
反应为。
3、电镀
【活动·探究】根据电解原理和铜的精炼的操作，利用如下
材料：铁制品、铜片、CuSO
溶液、导线、直流电源，试设计一
4
个实验，在铁钉表面镀上一层铜。
思路：铜的精炼中，粗铜为阳极，Cu失电子变成以Cu2＋，溶液
中的Cu2＋在阴极得电子，生成Cu单质，即在阴极上析出了铜。
故要在铁制品表面镀铜，可让做阳极，
为阴极，溶液为电解质溶液，
设计成如下图所示的装置。
现象：
电极反应：阳极：
阴极：
【注意】电镀过程中电解质溶液的浓度不变
【归纳总结】 (1)电镀：。
(2)构成要素：、、。
（3）电极：阴极阳极
（4）电镀溶液：
巩固练习：
1. 用惰性电极分别电解下列物质的水溶液一段时间后，向剩余电解质溶液中加
入适量水能使溶液恢复到电解前的浓度的是（）
A.AgNO3
B.Na2SO4
C.CuCl2
D.H2SO4
2．从H+、Cu2+、Na+、SO42—、Cl—五种离子中恰当地组成电解质，按下列要求进行电解：
(1)以碳棒为电极，使电解质质量减少，水量不变进行电解，则采用的电解质是_________.
(2)以碳棒为电极，使电解质质量不变，水量减少进行电解，则采用的电解质是__________。
(3)以碳棒为阳极，铁棒为阴极，使电解质和水量都减少进行电解，则采用的电解质_______。
3.用石墨作电极，分别电解下列溶液，请写出电解过程中所发生的电极反应式。（１）NaBr溶液（２）AgNO3溶液
阳极阳极
阴极阴极
总式总式
( 3 ) CuBr2 溶液（4）KNO3溶液
阳极阳极
阴极阴极
总式总式
4、若在CuSO4溶液中插入两个电极，若两极均为铜片，写出通电电解过程中发生的电极反应式。
阳极阴极
在电解过程中CuSO4溶液的浓度（填“增大”“减小”“不变”）
参考答案：一（1）2NaCl通电2Na+ Cl2↑（2）Na+、Cl—，自由移动状态，Cl—向阳极移动，Na+向阴极移动；电源负极→电解池阴极→电解液中的阳离子（被还原）电解池中阴离子（被氧化）→电解池阳极→电源正极
二 1.直流电源、氧化反应、还原反应、氧化还原反应、2.电能、化学能 3.直流、阳极、
阴极半反应、氧化、还原、4.2Cl—→Cl2↑+2e—、2Na++2Cl—→2Na、2NaCl 通电
2Na+ Cl2↑、
6.Au+>Ag+>Cu2+>H+>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+、S2—>I—>Br—>Cl—>OH—>SO42—、
三1.（1）Cu2++2e—→Cu、2Cl—→Cl2↑+2e—、CuCl2通电
Cu + Cl2↑、（2）2H++2e—→H2↑、
4OH—→H2O+O2↑+4e—、升高、增强、HNO3、（3）2Cl—→Cl2↑+2e—、2H++2e—→H2↑、
2NaCl+2H2O 通电
2NaOH+H2↑+Cl2↑、增强、Cu2++2e—→Cu、4OH—→H2O+O2↑+4e—、
2CuSO4+4H2O 通电
2Cu+ O2↑+H2SO4
2.Cu—2e—→Cu2+ 、2H++2e—→H2↑、Cu +H2SO4通电
CuSO4+ H2↑、
四．1、产生气泡，溶液变红、产生黄绿色气体，试纸变蓝、H2、NaOH、Cl2、
2NaCl+2H2O 通电
2NaOH+H2↑+Cl2↑、2Cl—→Cl2↑+2e—、2H++2e—→H2↑
电极材料、活泼、惰性、阳离子放电
2、粗铜、精铜、硫酸铜溶液、Cu－2e―→Cu2＋、Cu2＋+2e―→Cu、浓度升高、浓度减小
3、铁制品、铜片、硫酸铜、在铁制品的表面生成一层红色的铜，阳极铜片逐渐溶解
Cu－2e―→Cu2＋、Cu2＋+2e―→Cu
【归纳总结】电解过程、镀件，镀层金属，电镀液，直流电源、镀件、镀层金属、含有镀层金属阳离子的盐溶液
巩固练习：1、BD 2、（1）CuCl2、HCl(2)H2SO4、Na2SO4(3)CuSO4、NaCl
3、（1）2Br—→Br2+2e—、2H++2e—→H2↑、2NaBr+2H2O 通电
2NaOH+Br2+ H2↑、
(2) 4OH—→H2O+O2↑+4e—、2Ag++2e—→2Ag、
2AgNO3+2H2O 通电
2Ag+ O2↑+HNO3、
(3) Cu2++2e—→Cu、2Br—→Br2+2e—、CuBr2通电
Cu + Br2↑
(4) 2H++2e—→H2↑、4OH—→H2O+O2↑+4e—、2 H2O 通电
2 H2↑+ O2↑
4、Cu→Cu2++2e—、Cu2++2e—→Cu、不变
电解水制氢的原理
电解水制氢的原理
————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：
电解水制氢的原理 字体大小：大- 中- 小SBEPL发表于09-06-03 06:37 阅读(1274) 评论(0) 日志 复制网址隐藏签名档大字体 第二节电解水制氢的原理一、氢气的工业制法 在工业上通常采用如下几种方法制取氢气：一是将水蒸气通过灼热的焦炭（称为碳还原法），得到纯度为75%左右的氢气；二是将水蒸气通过灼热的铁，得到纯度在97%以下的氢气；三是由水煤气中提取氢气，得到的氢气纯度也较低；第四种方法就是电解水法，制得的氢气纯度可高达99%以上，这是工业上制备氢气的一种重要方法。在电解氢氧化钠（钾）溶液时，阳极上放出氧气，阴极上放出氢气。电解氯化钠水溶 液制造氢氧化钠时，也可得到氢气。 对用于冷却发电机的氢气的纯度要求较高，因此，都是采用电解水的方法制得。 二、电解水制氢原理 所谓电解就是借助直流电的作用，将溶解在水中的电解质分解成新物质的过程。 1、电解水原理 在一些电解质水溶液中通入直流电时，分解出的物质与原来的电解质完全没有关系，被分解的是作为溶剂的水，原来的电解质仍然留在水中。例如硫酸、氢氧化钠、氢氧化钾等均属于这类电解质。 在电解水时，由于纯水的电离度很小，导电能力低，属于典型的弱电解质，所以需要加入前述电解质，以增加溶液的导电能力，使水能够顺利地电解成为氢气和氧气。 氢氧化钾等电解质不会被电解，现以氢氧化钾为例说明： （1）氢氧化钾是强电解质，溶于水后即发生如下电离过程：
铝电解智能控制系统
包头新恒丰能源有限公司 600KA电解铝工程计算机控制系统招标技术条件 1.总则 本技术条件使用于包头新恒丰能源有限公司600KA电解铝工程计算机控制系统。 本技术条件仅提出一些基本的要求，乙方应提供技术先进、性能完善、成熟可靠的产品以满足用户的需要。 本次招标范围：（252）台槽控机及上位机系统。 2.地理环境 年平均环境温度： 4.8 °C 海拔高度：1377-1401.7m 最高温度：38.6 C 最低温度：36.1 C 电源相数：3相 安装方式：壁挂式安装 3.工作环境 温度：-36.1~60C 相对湿度：<80% 磁场强度：150咼斯 供电电源：隔离交流380V士10%, 50Hz士2%二相五线制 隔离交流220V± 10%,50Hz±2% 二相二线制模拟电流信号：4~20mA 和0~5V
一、主要技术要求 铝电解槽计算机控制系统是铝电解生产的关键技术装备，是铝电解槽技术不可分割的组成部分，是铝电解槽技术经济指标能否实现的关键技术因素之一。 本电解生产系列的槽型为600KA预焙阳极铝电解槽。根据该电解槽的技术要求，铝电解槽计算机控制系统与槽控机必须与该槽型的原则要求相适应。控制系统应采用集散式多级分布控制和决策管理相结合的结构形式；控制系统应将数据采集、过程监控和生产管理有机结合起来，保证系统可靠性高，适应性强，实用，维护灵活方便；本工程拟采用的铝电解槽计算机控制系统与槽控机投运后应确保本电解生产系列采用的600KA铝电解槽能达到国内领先的技术经济指标。 二、控制系统的主要技术要求 2.1控制结构： 2.1.1 一台槽控机控制一台电解槽，每63台槽为一个工区，每个车间分为二个工区，每个车间由一台上位机进行数据通讯。上位机至电解厂房之间的通讯采用单模光缆为通信介质（通讯使用的光- CAN转换（或者以太网）设备采用通用设备）。 2.1.2上位管理级由环型网络结构组成以太网，并通过交换机接入公司局域网和以太网。 2.1.3整个系统须采用“槽控机--区域监控微机--计算机局域网（网络数据库）--终端用户”分布式体系结构。主要由槽控机、区域监
电解槽暂行技术条件
电解槽暂行技术条件 DQ－4型 制氢设备 吉林热电厂电气分场
一、总则： 1、本暂行技术条件适用于DQ－4型制氢设备的电解槽。 2、电解槽是用来电解水以制取氢气和氧气的，气体压力为10公斤/厘米2。 电解槽为压滤机式结构，由30个电解隔间组成（包括隔膜框和电极）。联接碱液及气体管道的接头均在槽的中部。 3、氢和氧或氢和空气组成混合气体后，都有极猛烈的爆炸力，因此设备及管路中，均不允许有氢和氧混合在一起，也不允许有氢气泄漏在室内。 二、技术要求及主要参数： 4、电解槽工作压力10公斤/厘米2。 5、电解槽零部件须做水压强度试验，压力为15公斤/厘米2。 6、电解槽总装后须做密封试验，压力为10公斤/厘米2。 7、电解槽正常工作电压为直流65V，最高工作电压72伏。 8、电解槽正常工作电流为直流165安，最大工作电流330安。 9、用500V摇表测量电解槽对地之间，阴阳极间绝缘电阻。 10、电解槽中碱夜的正常工作温度75℃，最高不得超过85℃。 11、气体产量： ⑴氢气：对应于正常工作参数时为2m3/h，最高产量4m3/h。 ⑵氧气：对应于正常工作参数时为1m3/h，最高产量2m3/h。 12、电解槽总容积为0.15 m3。 13、气体总容积为0.03 m3（（在大气压力下）。
14、电解槽中碱夜浓度： 用KOH时，浓度范围300～400克/升，浓度不应过高也不允许低于150克/升。 用NaOH时，正常浓度250克/升，浓度范围为200～260克/升。 电解液中碳酸盐混合物含量不得超过100毫克/升，铁离子不得多于3毫克/升，氯离子不得到于800毫克/升。 15、为了改善电解槽的工作情况（增高气体纯度，使电压下降等），可在电解槽投入运行的同时，向电解液内加入重铬酸钾（K2Cr2O2）2克/升，以后则每半年加1次。 16、向电解槽供给的凝结水中，铁离子不应超过1毫克/升，氯离子不应超过6毫克/升。 17、经过机械加工的零件，凡光洁度在花4以上的表面，均不应有毛刺，沟槽，凹陷，刻痕或其他缺陷，尖角均应去掉。所有紧固零件均应进行防锈处理。 18、对两面焊有电极的极板的要求： ⑴主极板应由一块钢板加工而成。 ⑵带网眼的电极应除净毛刺。 ⑶焊接后，电极对主极板的中心偏移不应大于2毫米，电极上不许有烧坏或焊料熔渣等弄到眼孔中去。 ⑷电极焊接表面附近允许有不超过1毫米深的波纹（只许凹陷，不许凸出）。 19、盘形弹簧按静负荷弹簧设计、制造及检查。
固体电解质
来源：仲恺农业工程学院绿色化工研究所作者:黄金辉等 提要：介绍了聚合物锂离子电池的关键材料聚合物电解质。叙述了聚合物电解质的发展、组成、分类，离子在聚合物中的传导机理以及国内外的研究进展和今后的研究重点及方向。信息、能源和环保是21 世纪人类社会关心的主要课题。二次电池对3 个问题的解决都起着关键作用。锂离子电池是最新型的二次电池，近10年来得到迅速发展。到2008 年，全球锂离子电池的销售额已远远超过镉镍（Ni-Cd）和氢镍电池（Ni-MH）。锂离子电池以其他电池所不可比拟的优势迅速占领了许多领域，从信息产业（移动电话、PDA、笔记本电脑）到能源交通（电网调峰、电动车辆），从太空（卫星、飞船）到水下（潜艇、水下机器人），锂离子电池在本世纪作为主要的二次电池，进入了人类社会的各个领域，为人类造福。 电解质作为锂离子电池的关键材料影响甚至决定着电池的比能量、寿命、安全性能、充放电性能和高低温性能等多种宏观电化学性质。现在的电解质已经从以前的液态电解发展到固态电解质也就是聚合物电解质。以聚合物电解质取代液态电解质，是锂离子电池发展的一个重大进步，其显著特点就是提高了电池的安全性能，易于加工成膜，可以做成全塑结构，从而可制造超薄和各种形状的电池；能够很好的适应电池冲放电过程中电极的体积变化，同时又有较好的化学和电化学稳定性能。因此在新型高能锂电池及电化学的应用上显示出很大的优越性。 1 聚合物电解质 聚合物电解质也就是高分子电解质，它是由极性聚合物和金属盐络合形成的一类在固态下具有离子导电性的功能高分子材料，实际上就是锂盐的聚合物溶液，广义的说是指具有离子传导性的导电聚合物材料，即在外加电场驱动力作用下，负载电荷的离子定向移动来实现导电过程的聚合物，它的溶剂无论是液体高分子还是固体高分子都具有能够和锂离子配位的基团，而且这些基团与锂离子配位能力越强，锂盐在聚合物中的溶解度就越大，相应的聚合物电解质电性能就越强。 作为各种电池等需要化学能与电能转换场合中的离子导电介质，它在工业和科研工作中的各种电解和电分析过程中有重要的用途，在锂离子电池中它作为锂离子的传输介质必须具备这些条件：工作温度下的电导率较高，一般要大于1 mS/cm，以保证组装成的电池电阻降较低；锂离子迁移数大，以防止产生浓差极化；对电子传输几乎绝缘，因而能够有效地隔离正负电极，以防止电池内部短路；对锂电极的化学和电化学稳定性高，以保证电解质-Li 界面性质稳定性良好；制造成本低廉，以利于市场开发；温和的化学成分，不会污染环境。基于对这种新型电解质的这些特点与要求，许多科研工作者进行了不懈地努力。从最开始的导电聚合物，到有机聚合物再到无机聚合物，再到有机-无机共混聚合物等等，进行了大量的理化性质、常温下的导电率和成膜强度的研究和测试。 电解质的发展到今，已形成了一定的体系，可以分成不同的类型。标准不同其分类也不同，根据导电离子不同，可分为单离子和双离子聚合物电解质；根据聚合形态不同，可分为固体
电解水的方法及化学方程式
第二节电解水制氢的原理一、氢气的工业制法 在工业上通常采用如下几种方法制取氢气：一是将水蒸气通过灼热的焦炭（称为碳还原法），得到纯度为75%左右的氢气；二是将水蒸气通过灼热的铁，得到纯度在97%以下的氢气；三是由水煤气中提取氢气，得到的氢气纯度也较低；第四种方法就是电解水法，制得的氢气纯度可高达99%以上，这是工业上制备氢气的一种重要方法。在电解氢氧化钠（钾）溶液时，阳极上放出氧气，阴极上放出氢气。电解氯化钠水溶液制造氢氧化钠时，也可得到氢气。对用于冷却发电机的氢气的纯度要求较高，因此，都是采用电解水的方法制得。二、电解水制氢原理所谓电解就是借助直流电的作用，将溶解在水中的电解质分解成新物质的过程。、电解水原理1在一些电解质水溶液中通入直流电时，分解出的物质与原来的电解质完全没有关系，被分解的是作为溶剂的水，原来的电解质仍然留在水中。例如硫酸、氢氧化钠、氢氧化钾等均属于这类电解质。在电解水时，由于纯水的电离度很小，导电能力低，属于典型的弱电解质，所以需要加入前述电解质，以增加溶液的导电能力，使水能够顺利地电解成为氢气和氧气。氢氧化钾等电解质不会被电解，现以氢氧化钾为例说明：（1）氢氧化钾是强电解质，溶于水后即发生如下电离过程： OH-。于是，水溶液中就产生了大量的K+和 2）金属离子在水溶液中的活泼性不同，可按活泼性大小顺序排列如下：（Au ＞Cu＞Pb＞H＞＞Hg＞AgNiZnAlNaK＞＞Mg＞＞Mn＞＞Fe＞＞Sn 在上面的排列中，前面的金属比后面的活泼。）在金属活泼性顺序中，越活泼的金属越容易失去电子，否则反之。从电化学理论上看，容易得到电子的金属离子的电极电位（3的电的电极电位，而H+K+=-1.71V高，而排在活泼性大小顺序前的金属离子，由于其电极电位低而难以得到电子变成原子。=-2.66V极电位，所以，在水溶液中同时存在H+和K+时，H+将在阴极上首先得到电子而变成氢气，而K+则仍将留在溶液中。 （4）水是一种弱电解质，难以电离。而当水中溶有KOH时，在电离的K+周围则围绕着极性的水分子而成为水合钾离子，而且因K+的作用使水分子有了极性方向。在直流电作用下，K+带着有极性方向的水分子一同迁向阴极，这时H+就会首先得到电子而成为氢气。 2、水的电解方程 在直流电作用于氢氧化钾水溶液时，在阴极和阳极上分别发生下列放电反应，见图8-3。 图8-3 碱性水溶液的电解 （1）阴极反应。电解液中的H+（水电离后产生的）受阴极的吸引而移向阴极，接受电子而析出氢气，其放电反应为：（2）阳极反应。电解液中的OH-受阳极的吸引而移向阳极，最后放出电子而成为水和氧气，其放电反应为： 阴阳极合起来的总反应式为：电解 所以，在以KOH为电解质的电解过程中，实际上是水被电解，产生氢气和氧气，而KOH只起运载电荷的作用。 三、电解电压 在电解水时，加在电解池上的直流电压必须大于水的理论分解电压，以便能克服电解池中的各种电阻电压降和电极极化电动势。电极极化电动势是阴极氢析出时的超电位与阳极氧极出时的超电位之和。因此，水电解电压U可表示为： V；式中U0——水的理论分解电压， A； I——电解电流， Ω； R——电解池的总电阻， V；——氢超电位， ——氧超电位，V 。 从能量消耗的角度看，应该尽可能地降低电解电压。下面讨论影响电解电压的几个因素： （1）水的理论分解电压UO。热力学的研究得出：原电池所做的最大电功等于反应处由能变的减少，即：
金属锰电解提高电流效率分析W
金属锰电解提高电流效率分析 金属锰电解是个高能耗的过程，提高电流效率(η c )是生产实践中最为关切的问题。电流效率的高低直接关系到金属锰的产量与经济效益和产品品位的优劣。 工作人员通过Mn和H 2的同时电析，阐明了阴极液中调氨以及(NH 4 ) 2 SO 4 含量对阴极电流效率η c 的定量关系，并 论述了影响电流效率η c 的重要技术条件。 一、金属锰电解阴极Mn和H 2 的同时电析 前已述及电解锰阴极上进行着两个相到竞争的反应，析出金属锰的反应属于扩散控制反应，析氢的反应(H 2 )却 属于电化学控制反应。那么根据平衡反应原理，Mn2+和H+同时放电的必要条件应该是析出Mn，H 2 两反应的析出电势相等，即 (1)式中i d 和i d∞ 为锰析出扩散电流密度与极限扩散电流密度(A/m2)。 阴极电流效率，即降低析出H 2的电流密度i H2 是提高η c 的主要途径。 从(1)式可知，i H2是随φ值增大而增加，但随pH值和a H2 的增加而降低，反之亦然。 关于(1)式中i d∞ 值，我们取Mn2+的扩散系数D=10-5cm/S,[Mn2+]=1mol/L10-3mol/cm3,取扩散层厚度=0.025cm，则i°d∞ =0.0772A/cm2=772A/m2. i d∞=i° d∞ ,[Mn2+]取电解阴极液[MnSO 4 ]=[Mn2+]=0.5mol/L,则i d∞ =772×0.5=386A/m2. (1)式中a H2为塔菲尔系数，在0.05mol/LH 2 SO 4 溶液中金属Mn上的氢交换电流密度i =10-7A/cm2. H 2 在金属上的超电压是与pH有关的，25℃时为 η H2=a H2 +0.0591pH+0.1182lgi η H2=-0.1182lgi° +0.0591pH+0.1182lgi
电解质溶液电化学系统
第八章电解质溶液及电化学系统 主要内容 1．电解质溶液及电化学系统研究的内容和方法 2．电解质溶液的热力学性质 3．电解质溶液的导电性质 4．电化学系统的热力学 重点 1．重点掌握了解电解质溶液的导电机理，理解离子迁移数、表征电解质溶液导电能力的的物理量（电导率、摩尔电导率）、电解质活度和离子平均活度系数的概念； 2．重点掌握离子氛的概念和德拜—休克尔极限定律； 3．重点掌握理解原电池电动势与热力学函数的关系；掌握能斯特方程及其计算； 难点 1．电解质溶液的导电机理，理解离子迁移数、表征电解质溶液导电能力的的物理量（电导率、摩尔电导率）、电解质活度和离子平均活度系数的概念；2．离子氛的概念和德拜—休克尔极限定律； 3．原电池电动势与热力学函数的关系；能斯特方程及其计算 教学方式 1. 采用CAI课件与黑板讲授相结合的教学方式。 2. 合理运用问题教学或项目教学的教学方法。 教学过程 第8.1节电解质溶液及电化学系统研究的内容和方法
一、电解质溶液及电化学系统研究的内容 1、电解质溶液 ①电解质溶液的热力学性质 电解质由于存在电离，正负离子之间的静电作用力使其偏离理想稀薄溶液所遵从的热力学规律，所以引入了离子平均活度和离子平均活度因子等概念。 思考：理想稀薄溶液所遵从的热力学规律是什么？ ②电解质溶液的导电性质 高中阶段就学过电解质溶液的导电性质，为了表征电解质溶液的导电能力，则引入了电导、电导率、摩尔电导率等概念。 2、电化学系统 在两相或数相间存在电势差的系统称为电化学系统。 ①电化学系统的热力学性质 电化学系统的热力学主要研究电化学系统中没有电流通过时系统的性质，即有关电化学平衡的规律。 ②电化学系统的动力学 电化学系统的动力学主要研究电化学系统中有电流通过时系统的性质，即有关电化学反应速率的规律。 二、电化学研究的对象 第8.2节电解质溶液的热力学性质 一、电解质的类型 1、电解质的分类 电解质的定义： 解离：电解质在溶剂中解离成正、负离子的现象。 强电解质： 弱电解质： 强弱电解质的分类除与电解质本身性质有关外，还取决于溶剂的性质。如
电镀、电解要求
铜排、连接片、螺丝以及应急框架等电镀技术要求 一、铜排、连接片、连接器接插件、应急框架等电镀技术要求 1、电镀前处理 如果之前已经电镀过一次的，需先退镀，再重新电镀。铜排、连接片、连接器接插件以及应急框架等元件在电镀前不仅要除去零件表面存在的油脂和影响镀层附着力的外来物,也要除去其表面氧化物,使其表面具有规定的清洁度和一定的活度,以保证镀层与基体牢固结合。 2、电镀后表面状态 电镀后，零件表面不得出现起泡、孔隙、粗糙、裂纹、脱落或局部无镀层等现象,但因零件缺陷引起的不可避免的镀层缺陷除外.镀件应清洁和无损伤.镀层应光亮 3、颜色 镀镍：镍层为光亮的银白色或经抛光后有镜面般光泽。 镀银：银层为光亮的乳白色。 镀金：金层为光亮的米黄色。 镀锌白钝化：浅蓝色色调的银白色。 镀彩色钝化：带有绿色、黄色和紫色色彩的彩虹色。 4、电镀层厚度 电镀锌:应急框架等8~12um. 螺栓、螺母等3~6um.
电镀镍:铜排、连接片等20~25 um. 电镀银:连接器接插件等15um. 5、镀层结合力 被镀零件表面用钢针/划格器划4~6条彼此间距1mm的平行线，深达基体金属，再划4~6条此垂直的平行线，划线就按同一方向；在直线交叉处镀层不应有起皮、脱落现象。 6、因自身问题，造成检修配件损坏的，按原配件价格进行赔偿或更换相同配件。 7、未尽事宜，另行协商解决。 二、螺丝、螺母等电解件技术要求 1、表面状态 电解后元件表面不得有污物、腐蚀物等杂质。不得有针孔、麻点等现象 2、螺丝和螺母电解后不得出现紧固松动等现象。 3、因自身问题，造成检修配件损坏的，按原配件价格进行赔偿或更换相同 配件。 4、未尽事宜，另行协商解决。
固体电解质材料
固体电解质材料 第一节银、铜离子导体 银、铜离子导体是固体电解质材料中研究最早的一部分，对它们的研究促进了固体电解质学科的发展。 最典型的是AgI晶体., 其146℃时转变成α相（146℃-555℃），电导率提高了三个数量级，达到1.3 Ω-1cm-1。 研究发现，一系列银和铜的卤化物和硫属化合物如：CuBr、CuI、Ag2S、Ag2Se和Ag2Te等都有这种离子导电性。 自1961年合成出了第一个室温快离子导体Ag3SI以来，1967年发现了RbAg4I5，它在室温的电导率为0.27Ω-1cm-1，是至今为止，室温电导率最高的银离子固体电解质。 银离子导体的化学稳定性较差，且价格高。铜离子导体和银离子导体性质相近，但价格便宜。如：RbCu4Cl3I2和 Rb4Cu16Cl13I7是目前室温电导率最高的固体电解质材料。 银、铜离子导体的晶体结构已在第一章中介绍过。它们分别是体心立方和面心立方结构。 根据这样的结构的特点，可以在α-AgI结构的基础上进行离子置换得到许多类似结构的银铜离子导体（用其他离子置换碘化银中的部分离子，使α-AgI 的高温导电相结构能够稳定到室温）。 一、α-AgI的离子置换 1、阴离子置换： 用S2-、P2O74-（焦磷酸根离子）、PO43-、AsO43-、VO43-、Cr2O72-、CrO42-、WO42-、Mo2O72-、MoO42-、SeO42-、TeO42-和SO42-等阴离子（银盐）都可以置换α-AgI中的一部分I - 离子，得到室温下具有高离子导电率的固体电解质。它们的室温电导率比室温下的 AgI大104倍。
a、α-Ag2S本身也是体心立方结构，只是晶格内银离子有4个，且电子电导较大。 Ag3SI是AgI和Ag2S的二元系中分子比 1：1的化合物。 具有与α-AgI相类似的结构。银离子电导率在25℃时为0.01Ω-1cm-1，电子电导率为10-8Ω-1cm-1，电子电导率的大小取决于样品制备过程中硫的活度，硫的活度越大，电子电导率就越低。所以Ag3SI材料的合成时，需要在一定的硫蒸气压下进行。 Ag3SI在800℃以前不分解，是一个中温固体电解质。 b、Ag3PO4-AgI 系统中存在三个中间化合物，其中两个不是离子导体，只有 Ag7I4PO4 是低温离子导体，它是由 AgI和 Ag3PO4在400℃直接合成的。常温的离子电导率0.019Ω-1cm-1。T > 79会慢慢分解成AgI和Ag5I2PO4。 c、Ag4P2O7- AgI系统中存在四个中间化合物，其中，AgI占93mol%左右的组成电导率最高；40mol%的组成电导率降低。 Ag19I15P2O7是一个低温离子导体，25℃时0.09Ω-1cm-1。147℃时分解成 AgI和Ag16I12P2O7（在147-274℃具有高的电导率）。 d、Ag2SO4-AgI系统：Ag2SO4与AgI、AgBr、AgCl三个系统中，只有Ag2SO4-AgI系统中存在高电导的室温固体电解质。它是硫酸银组分在0-25mol%范围内生成的固溶体。急冷得到的室温相（不稳定，须在-20℃保存，否则会析出γ-AgI，降低电导率），室温电导率高达0.05Ω-1cm-1。 其他含氧酸银和碘化银系统合成的化合物电导率要低一个数量级。 2、阳离子置换 将Rb+和K+等碱金属离子、NH4+ 或各种有机铵离子、锍或硒的有
锌电解工业实践中电流效率下降的原因分析及对策
锌电解工业实践中电流效率 下降的原因分析及对策 1前言 在自由竞争市场中，经常会岀现这样的两种情况：一是由于某种商品过剩而引起价格下跌, 生产这种商品的厂家为了追求利润，就减少生产该商品，避免损失；或者加大该商品的生产量, 以求薄利多销，保住既得利益；二是商品需求旺盛而引起价格上涨，生产厂家就大量生产该商品，以求利润最大化。 在此讨论电解锌生产，设锌片价格为A,锌片产量尾C,锌精矿价格为B,锌精矿消耗量为F,制造成本消耗为G,电流密度为D,直流电能为W,电流效率为n,其它成本消耗H （包含除直流电能以外的生产物资、人工工资等），利润为E。不难得出公式： 式中：n为电流效率（％）; q为锌电化当量，1.22g/A?h； I为槽电流强度（A）； t为电 积时间（h）； N为串联电解槽槽数，a为锌湿法直接回收率（%）； B为锌焙烧直接回收率（%）。 将式（2）和式（3）代入式（1）后可得： E = qxIxNxtxr/x（A-Bx—-—） -W' — H式（5） a x
从式(5)中科看出：决定利润E 的变量有电流效率q 、锌片价格为A 、锌精矿价格为B 、 锌湿法直接回收率a 、锌焙烧直接回收率B 、直流电能为W 和其它成本消耗H 。其中通过锌湿 法直接回收率计算公式、锌焙烧直接回收率计算公式和直流电能计算公式我们不难得出：a 和 B 是关于n 的增函数f ( n), w 是关于n 的反函数f" ( n),代入式(5)后有： E = qXIXNXtXf ( H ) X [A~B Xf 1 ( q ) Xf _l ( n)] 一 尸(n ) —H 式(6) 通过式(6)可看出：电流效率对锌电积工厂的利润至关重要，无论产品与原料成本如何波 动，提高电流效率总是增加工厂利润的关键因素之一。 2电流效率下降的原因分析 一个炼锌厂当面积电流确定后，通过电解槽的电流强度，便可根据电极面积和数目计算出。 通电一定时间后，也就可以按锌的电化当量计算岀锌的析出量，这就是锌电解车间理论上应该 产岀的锌量。但是在实际生产中产出的锌量与通过同等电量理论上计算析出锌量之比，以百分 数表示便称为电流效率，其计算式为 式中：n 为电流效率(%);。为在时间t 内阴极实际析出锌量(g)；q 为锌电化当量,1. 22g/A -h ； I 为槽电流强度(A)； t 为电积时间(h)； N 为串联电解槽槽数。 电流效率是湿法炼锌工业生产重要的技术经济指标之一。1995年的调査统计平均电流是 89.2%,根据2000年世界各国炼锌厂的调查统计，波动在89%?92%之间。2000年各炼锌厂的平 均电流效率上升到90. 3%o 2. 1电解液中锌、酸含量 在电解液中一定的锌离子浓度是正常进行电解沉积的基本条件之一。若电解液的含锌过低, 则硫酸浓度相对增大，使阴极附近的锌离子浓度发生贫化现象，造成阴极上析出锌的“反溶”。 此外，氢的析出电位也随溶液中锌离子浓度的降低而降低，使得氢可能在阴极上放电析岀。 〃= 实际析出锌量 x ] 00% _ G 理论上应该析出锌量 q-1-N-t X100% 式(7)
电解系统的自动控制系统介绍
电解系统的自动控制系统介绍： 1. 工序功能 电解系统是产出阴极铜的生产系统，是出最终产品的单位。 2. 主要设备 电解工艺采用永久不锈钢阴极工艺。厂房采用双跨共柱结构，厂房主跨总长度288米，跨度2×33米，配备二台共用的电解专用吊车，二台阴极剥片机组，一台阳极整形加工机组，一台残极洗涤机组，720个电解槽，厂房两端预留有扩建电解槽的位置。 电解工段电解槽总数是720个，分东西两个区，双跨布置。东、西区各3系列，每系列8组，每15槽为一组，共48组。每两组一个短路开关。阳极周期21天，阴极周期7天。出装槽每周作业6天。阴极每天出8组共120槽；阳极其中6天每天出4组共60槽，12天每天出2组共30槽。 电解车间分东、西两个系列，设备和配置基本一样。 东系列主要由400个电解槽、1个电解液高位槽、1个电解液分配槽、2个电解液循环槽、4台板式换热器、阳极泥系统设备及其它一些辅助设备组成。 3. 功能描述 由铜、硫酸、盐酸和添加剂等配制成的电解液（成分为150～180g/l H2S04、45～50 g/l Cu），经板式换热器用蒸汽加热后送入电解液高位槽，温度控制在65℃，经电解液分配槽分配到720个电解槽。 将55块阳极板和54块不锈钢永久阴极板，相间地装入电解槽内，在直流电(DV210V、42000A)的作用下，阳极上的铜和电位较负的贱金属溶解进入溶液，而贵金属和某些金属(硒、碲等)不溶，成为阳极泥沉入电解槽底。溶液中的铜在阴极上优先析出，而其它电位较负的贱金属不能在阴极上析出，存留于电解液中，在进行净化时除去，阴极上析出的就是高纯度的铜，叫阴极铜或电解铜，简称电铜。
浅谈电解液中的电流计算
浅谈电解液中的电流计算 大家都知道，金属是第一类导体，在导体中，载流子是自由电子。金属导体中的电流是大量的自由电子在外加电场的作用下作定向移动形成的。电解液（如酸、碱、盐水溶液）属于第二类导体——离子导体，它的载流子有两种，即阴离子和阳离子。电解液中的电流是阴、阳两种离子在外电场作用下发生定向移动的结果。那么，电解液中的电流强度是如何计算的呢？ 从电化学知识可知，电解液导电过程总伴随着某种化学反应，其实质是在外电源作用下的在电解液与两电极的接触面上发生的氧化——还原反应，把电能转化为化学能。在两个电极之间，两种载流子分别向电极作相反方向的定向移动，形成电解液中的电流。下面就以图中的电解池为例进行讨论（在此不进行详细的化学反应分析）。 我们将电解池与电源正极相联 的电极称为阳极，与电源负极相联 的电极称为阴极。硫酸铜（4CuSO ） 溶液中有两种载流子：+2Cu 阳离子 和-24SO 阴离子。在没有外加电场 （电源未接通）时，这些阴、阳离子 只是在溶液中作无规则的热运动。当 电源与电解池两极接通时，在电场作 用下，阳离子向阴极作定向迁移，到达阴极时交出正电荷（实际上是得到电子）变成中性原子或原子团；同时阴离子向阳极作定向迁移，到达阳极时交出负电荷（电子）变成中性原子或原子团。现假定在电解液中的阴阳离子的数目相等，在外加电场不太大时，欧姆定律仍适用于液体的导电，且在同一电流回路中，当电路稳定时，任何一处截面的电流强度必相等，则在电解池中任何一个垂直于载流子迁移方向的截面上流过的电流也相等，由电流的定义式t Q I =可知，在任何一处截面上单位时间内通过的阴、阳离子的电量绝对值的和必定相等。在理想情况下，为简单处理可以这样认为，在电解池的某一截面中，如果此截面越靠近阳极，则在单位时间内通过此截面的阴离子数越多，而阳离子则越少；在靠近阴极的截面情况恰恰相反。但在同一电解池任意一个截面通过的阴、阳两种离子的电量绝对值总是相等的。在中间的截面上，单位时间内通过此截面的阴、阳离子的电量绝对值恰恰相等。 了解以上的细节以后，在计算电解液中的电流时，就要注意准确理解电流的定义式中Q 的物理意义。下面通过一个例子去详细解释电解液中的电流的计算： 在某电解液中，（1）若10秒内沿相反方向通过某横截面的正、负离子的电量均为2库仑，则电解液中的电流强度为多少？（2）若10秒内到达阳极的负离子和到达阴极的正离子均为2库仑，则电解液中的电流强度又是多少？阳极阴离子： 阳离子： 电解液中的离子的迁移现象 图1：
关于电解水电极反应及电解产物的探讨
第27卷第6期咸宁学院学报Vo.l27,No.6 2007年12月Journal of X ianning College Dec.2007文章编号:1006-5342(2007)06-0161-03 关于电解水电极反应及电解产物的探讨* 徐俊龙1,郭璐楠2 (1.崇阳县众望高中化学组,湖北咸宁437500; 2.武汉市新洲区第三中学化学组,湖北武汉430415) 不少高中化学教辅资料在书写电解稀H2SO4或电解N a OH(aq)、Na2SO4(aq)等的电极(Pt做电极)反应式时存在问题,如:电解稀H2SO4时写成, /阳极:4OH--4e-=O2{+2H2O,4H2O W4OH-+4H+或直接写为:4OH--4e-=O2{+2H2O (错误)))笔者注,下同);阴极:4H++4e-=2H2 {(正确)0,电解N a OH溶液时写成,/阳极:4OH--4e-=O2{+2H2O(正确);阴极:4H++4e-= 2H2{,4H2O W4OH-+4H+或直接写为:4H++ 4e-=2H2{(错误)0.本文,谈谈笔者就此而引发的一系列思考,以引起广大同仁的探讨. 1对电极反应式书写错误的分析 出现上面的典型错误,是由于下面的观点引起的:(1)不少人觉得用电离平衡的观点分析比较正确,就草率的认同以上结论;(2)也有人由物理化学基础知识知:无论是电导率(K)还是离子迁移率(U)H+离子或OH-离子都远大于其它离子,于是断定在电极上优先放电的是H+与OH-;(3)还有人根据能斯特(N er nst)方程式计算得:U A(H+/ O2,Pt)=U B(OH-/O2,Pt),U A(H+/H2,Pt)=U B (OH-/H2,Pt),说明U的值与溶液(不同介质)中所含离子的浓度无关,,所以,上面的书写方式就被默认是不争的事实,而广为讹传. 仔细分析会发现上面的解释失之偏颇:(1)在电极表面存在/双电层0,离子只是在本体溶液中运动,与在电极表面上运动是有区别的[1];(2)实际的电解是外界提供电能,使所对应的原电池的电池反应发生逆转.显然,由可逆电极的定义知:在电极上发生反应的不一定是离子,气体分子、水分子等皆有可能.所以对照氢-氧原电池在不同的介质(酸性或碱性环境)的电极反应不同,可推知电解水时不同介质中电极反应亦不同.正确的书写方式如基础物理化学教科书[2]上标准电极电势表中所示:/在酸性介质中,阳极:2H 2 O-4e-= O2{+4H+(U?A=1.229V),阴极:4H++4e-= 2H2{(U?A=0.0000V);在碱性介质中,阳极: 4OH--4e-=O2{+2H2O(U?B=0.401V),阴极: 4H2O+4e-=2H2{+4OH-(U?B=-0.828V).0 2对电极反应机理的讨论 怎么理解不同介质中电极反应的不同呢?简单地说:在酸性溶液中c(H+)>>c(OH-),在阳极区是H2O中的氧被氧化而非OH-的氧被氧化,同理在碱性介质中由于c(OH-)>>c(H+),所以在阴极区被还原的氢来源于H2O而不是H+;详细的论述可由以下电极反应机理来理解. 2.1酸性介质(以下描叙中M表示金属电极)中的 电极反应 阴极分三步进行[1,3,4]:a.M+e-+H3O+W M -H+H2O,b.2M-H W2M+H2{,c.H3O++M-H+e-W M+H2{+H2O,即总变化为:2H++2e-W H2{;阳极也分三步进行:a.M+H2O W M-OH +H++e-,b.M-OH W M-O+e-+H+,c.2M-O W O2{+2M,即总变化为:H2O-2e-W2H++1/ 2O2{ 2.2碱性介质(M同样是表示金属电极)中的电极 反应 阴极的电极过程可表示为[1,3,4]:a.H2O+M+ e-W M-H+OH-,b.2M-H W2M+H2{,c.H2O +M-H+e-W M+H2{+OH-即总变化为: 2H 2 O+2e-W H2{+2OH-;阳极的电极过程同样可表示为:a.M+OH-W M-OH-,b.M-OH-W M -OH+e,c.M-OH-+M-OH W M-O+M+H2O *收稿日期:2007-09-25
电解除垢技术原理介绍
循环水系统在长期运行下不断积累的水垢、微生物粘泥垢的形成和堆积，阻碍了热交换能力，特别是生物粘泥垢，导致的热交换损失是碳酸钙垢的5倍，造成工作效率的连续下降。冷却塔吸垢器又叫做（电解除垢水处理机），作为物理水处理技术的最新一代产品，是化学水处理方式和市面上常见的电子除垢仪的换代产品，设计上克服了前两者的缺点，保留了其优点 电解除垢节能原理 电解除垢是将电极插入循环水中，利用水及水中矿物质的电化学特性，通过电解来调节水中矿物质的平衡，而实现阻垢、防腐和防治微生物的目的。 通过电极直接向冷却循环水加载直流电.提高循环水对形成水垢物质的溶解能力，逐渐溶解冷却循环水系统水中附着的水垢。电解开始后，水中的重金属离子(包括水垢)会附着在电解除垢系统电解槽中的负电极板表面.再定期切换正电极与负电极的极性。切换后，负电极上附着的水垢脱落，与排水一同排出到循环水系统外部。 在循环冷却水中，Ca(HCO3)2的浓度随着蒸发浓缩而增加，当其浓度达到饱和状态或者在热交换器传热表面水温升高时，会分解成CaCO3以水垢的形式析出沉积在热交换器传热表面，形成致密的水垢，降低换热器的传热效率。 根据水垢存在和形成的理化过程，循环水在线吸垢装置采用纯物理的方法直接从水中不断吸取垢质及其它杂质，使循环水使用中不断浓缩的结垢成份得到同步在线去除，从源头消除了系统结垢的危害。 电解除垢 当电流加到电极上之后，电解就会发生下列反应： （1）在阴极反应室内壁附近形成一个碱性环境（pH >9.5），内壁在系统中充当阴极。邻近反应室壁的扩散层，扰乱了水垢的化学平衡，形成碳酸钙从水中析出，附着在内壁上。水中高达30%的水垢预先析出、去除。同时阴极的电流导致溶解的重金属离子形成氧化物沉淀，沉到反应室底部。同时，这种强碱性环境不允许任何微生物存活（包括军团菌）。但是，整个系统中的pH值不会改变，即CAE反应室进出口的pH值是相等的。 （2）在阳极附近，高达30%的氯离子（天然水体中普遍存在的）转变成游离氯或者次氯酸(OCl-)。游离氯的含量是可以控制的，一般在0.2到2ppm之间变化。这样的含量在保证足够的消毒效果的同时，不会给水系统带来任何腐蚀的危险。 （3）在阳极附近同时生成氧自由基、臭氧和双氧水，这些物质进一步强化了在反应室内和整个水系统的消毒效果。 （4）+L电解系统用来防止钙垢结晶以及硅石的沉淀。+L电解系统与CAE系统串联起来使用，辅助CAE更好的推动以及更有效的在水系统中对硅石沉淀和防止硅石结晶。 循环水在线吸垢器的优点
铜电解精炼技术条件的选择与论证
第4章技术条件的选择与论证 ４。１铜电解的技术条件 4．1。1 电解液组成 电解液为含硫酸铜的硫酸溶液，一般含铜405０g／L，含游离硫酸18０21０ g/L。由于电解液的电阻随着酸度的增加而降低,随含铜量的增加而升高，所以为了降低电耗，一般采用高酸低铜的电解液组份较为有利。实际电解液中铜的含量应视电解液的纯净程度、电流密度的高低和阳极板的成分而定，因硫酸铜的溶解度随着硫酸浓度的增加而降低,所以电解液中硫酸含量不能高于230 g/L，铜电解中有害杂质允许含量列于表4－１。 表４-1铜电解液中有害杂质允许含量(g/Ｌ） 元素NiＡs SｂBi Fe 含量(g／L)﹤15﹤7﹤0。6﹤０．5﹤３ 4.1.２添加剂 为了获得优质的阴极铜,除了严格控制各工序电解技术条件外，还应添加适量胶状物质和表面活性物质,以改善阴极表面质量，一般采用的添加剂及其作用如下： 明胶明胶是电解作业的主要添加剂之一,其作用是析出的阴极沉积物细致光洁，改善阴极表面的物理状态。阳极铜杂质含量高,而且电流密度也高时，加入量要稍多。 硫脲硫脲是表面活性物质,与明胶混合使用，可在高电流密度下获得结构致密的阴极铜. 干酪素干酪素与明胶组合成的混合添加剂，在高电流密度生产时能强烈地抑制电铜表面粒子的生长和改善粒子的形状。 盐酸盐酸用来维持电解液中氯离子的含量.电解液中氯离子可使溶入电解液的银生成氯化银沉淀，有利降低银的损失。还可抑制砷、锑、铋离子的活性，防止阴极生产树枝状结晶；同时还可消除阳极因含铅过高引起的钝化。 添加剂的加入方法一般是将明胶、硫脲、干酪素充分溶解于水后混合加入电解液回流管进入循环槽，盐酸则单独加入回流管或循环槽。明胶、硫脲、干酪素的加入会增加电解液的粘度和电阻；盐酸加入过多,阴极上会产生针状结晶。必
电解水制氢的原理
日志 复制网址隐藏签名档大字体 第二节电解水制氢的原理一、氢气的工业制法 在工业上通常采用如下几种方法制取氢气：一是将水蒸气通过灼热的焦炭（称为碳还原法），得到纯度为75%左右的氢气；二是将水蒸气通过灼热的铁，得到纯度在97%以下的氢气；三是由水煤气中提取氢气，得到的氢气纯度也较低；第四种方法就是电解水法，制得的氢气纯度可高达99%以上，这是工业上制备氢气的一种重要方法。在电解氢氧化钠（钾）溶液时，阳极上放出氧气，阴极上放出氢气。电解氯化钠水溶 液制造氢氧化钠时，也可得到氢气。 对用于冷却发电机的氢气的纯度要求较高，因此，都是采用电解水的方法制得。 二、电解水制氢原理 所谓电解就是借助直流电的作用，将溶解在水中的电解质分解成新物质的过程。 1、电解水原理 在一些电解质水溶液中通入直流电时，分解出的物质与原来的电解质完全没有关系，被分解的是作为溶剂的水，原来的电解质仍然留在水中。例如硫酸、氢氧化钠、氢氧化钾等均属于这类电解质。 在电解水时，由于纯水的电离度很小，导电能力低，属于典型的弱电解质，所以需要加入前述电解质，以增加溶液的导电能力，使水能够顺利地电解成为氢气和氧气。 氢氧化钾等电解质不会被电解，现以氢氧化钾为例说明： （1）氢氧化钾是强电解质，溶于水后即发生如下电离过程：
于是，水溶液中就产生了大量的K+和OH-。 （2）金属离子在水溶液中的活泼性不同，可按活泼性大小顺序排列如下： K＞Na＞Mg＞Al＞Mn＞Zn＞Fe＞Ni＞Sn＞Pb＞H＞Cu＞Hg＞Ag＞Au 在上面的排列中，前面的金属比后面的活泼。 （3）在金属活泼性顺序中，越活泼的金属越容易失去电子，否则反之。从电化学理论上看，容易得到电子的金属离子的电极电位高，而排在活泼性大小顺序前的金属离子，由于其电极电位低而难以得到电子变成原子。H+的电极电位=-1.71V，而K+的电极电位=-2.66V，所以，在水溶液中同时存在H+和K+时，H+将在阴极上首先得到电子而变成氢气，而K+则仍将留在溶液中。 （4）水是一种弱电解质，难以电离。而当水中溶有KOH时，在电离的K+周围则围绕着极性的水分子而成为水合钾离子，而且因K+的作用使水分子有了极性方向。在直流电作用下，K+带着有极性方向的水分子一同迁向阴极，这时H+就会首先得到电子而成为氢气。 2、水的电解方程 在直流电作用于氢氧化钾水溶液时，在阴极和阳极上分别发生下列放电反应，见图8-3。 图8-3 碱性水溶液的电解 （1）阴极反应。电解液中的H+（水电离后产生的）受阴极的吸引而移向阴极，接受电子而析出氢气，其 放电反应为：
电解1
【学习目标】 1、体验化学能与电能相互转化的探究过程； 2、进一步了解原电池的工作原理和构成原电池的条件； 3、能够写出电极反应式和电池反应方程式. 【课前预习】 1、原电池是将_______________________________的装置。 2、组成原电池的条件 （1）_______________________________。（2）_______________________________ （3）_______________________________（4）原电池反应的本质是_________ 反应。3、如图所示，组成的原电池： （1）当电解质溶液为稀H2SO4时：Zn电极是（正”或“负”）极，其电极 反应为___________________，该反应是_______（填“氧化”或“还原”，下 同）反应； Cu电极是____极，其电极反应为_________ ___,该反应是____ 反应。电池总反应。 （2）当电解质溶液为CuSO4溶液时： Zn电极是负极，其电极反应为______________，该反应是_____反应；Cu电极是___极，其电极反应为____________,该反应是________反应。电池总反应。 【课堂探究】 一、对锌铜原电池工作原理的进一步探究 实验现象： 有盐桥存在时电流计指针发生偏转，即有电流通过电路。 取出盐桥，电流计指针即回到零点，说明没有电流通过分析：改进后的装置为什么能够持续、稳定的产生电流？ 盐桥在此的作用是什么？ 盐桥的作用： （1）___________________________________ ____________。 （2）________________ __________。 上述原电池装置是将什么反应的化学能转换成电能的？指出电池的正负极，并分别写出其中负极和正极的电极反应式以及该电池的总反应方程式。 负极（锌片）： _____________________ （_____________反应） 正极（铜片）：____________________ （____________反应） 电池反应（总化学方程式）_________________________________ 电池符号： Zn ︱ ZnSO4‖ CuSO4 ︱ Cu _____极盐桥 ____极 二、由两个半电池组成原电池的工作原理 原电池的正负极的判断方法 ①根据电子流动方向电子流出的极——___极电子流入的极——___极 ②根据电流流动方向电流流出的极——___极电流流入的极——___极 ③根据电解质溶液中阴阳离子的流向阳离子移向极阴离子移向极 ④根据电极材料较活泼的电极材料——___极 较不活泼的电极材料——____极 ⑤根据原电池电极发生的反应发生氧化反应的极——____极 发生还原反应的极——____极 ⑥根据电极增重还是减重工作后质量减少的电极——___极 工作后质量增加的电极——____极 ⑦根据电极有气泡冒出工作后，有气泡冒出的电极为___极