浅析电解过程中的变化有哪些(浅析电解过程中的变化实验报告)
在生活中,很多人可能想了解和弄清楚浅析电解过程中的变化的相关问题?那么关于浅析电解过程中的变化有哪些的答案我来给大家详细解答下。
电解是直流电通过电解质溶液(或熔融电解质)而在阴、阳电极引起氧化还原反应的过程。伴随电解过程常常发生一系列的变化。
一、能量的变化
电解过程实质上是在外加电流的作用下,迫使电解液中的离子作定向运动,并在两极放电,发生氧化还原反应,其能量变化为电能转化为化学能。
二、离子运动的变化
电解质溶液在通电前、阴、阳离子进行着杂乱无章的、无规则的自由热运动。当接通外加电源,在电流的作用下,迫使离子作定向移动,其运动方向为:阳离子向阴极运动,阴离子向阳极运动,并在两电极放电。
三、溶液浓度的变化
随着电解的进行,阴、阳离子在电极放电,因此,电解液中离子浓度也随之发生变化。通常有下列几种情形:
1、电解液浓度变小
电解时,电解质的阴、阳离子分别在两电极放电,就会使电解质溶液的浓度变小。
(1)阴离子发生电极反应:如:以石墨为电极电解饱和食盐水时,Cl-离子在阳极发生电极反应:
2Cl--2e=Cl2↑,
使其中的Cl-减少,NaCl的浓度降低。
(2)阳离子发生电极反应:如:以石墨为电极电解硫酸铜溶液,由于Cu2+离子在阴极发生电极反应:
Cu2++2e=Cu,
使Cu2+的量减少,CuSO4溶液的浓度降低。
(3)阴、阳离子均参加电极反应:如以石墨为电极电解CuCl2溶液,由于
Cu2+在阴极放电:Cu2++2e=Cu,
Cl-在阳极放电:2Cl--2e=Cl2↑,
使Cu2+、Cl-的量均减少,CuCl2溶液的浓度降低。
2、电解液的浓度变大
这种情况实际上电解的是水。2H2O=(通电)2H2↑+O2↑,电解质只起增强导电性的作用,并未参加电解反应。由于电解过程中溶剂量减少,而溶质并未发生反应,所以,电解质溶液的浓度会随着电解的进行而增大。如:
以惰性电极电解含氧酸及活泼金属的含氧酸盐、强碱的溶液(如:稀H2SO4、KNO3溶液、NaOH溶液等)都属于这种情形。
3、电解液浓度不变
这类情形主要是电镀和电解精炼金属。由于电极为活性电极,电极要参加电解反应,电解质中有多少离子在电极上放电,另一电极就有等量的金属溶解进入溶液,因此,理论上讲,此时的电解液浓度是不发生变化的。如:
(1)电镀锌:当Zn2+在阴极发生反应:
Zn2++2e=Zn,
同时金属锌在阳极发生反应:
Zn-2e=Zn2+,
析出的锌被溶解的锌所补充。
(2)电解精炼铜:当Cu2+在阴极放电析出铜:
Cu2++2e=Cu,
同时,粗铜在阳极放电溶解进入溶液:
Cu-2e=Cu2+,
使溶液中的Cu2+得到补偿。
四、溶液pH值的变化
电解时溶液pH值变化的一般规律是:
1、电解无氧酸(如HCl)、活泼金属的无氧酸盐(如NaCl)、可溶性强碱液(如NaOH)等,由于H+放电而OH-不放电,其结果使溶液的pH值升高。
2、电解含氧酸溶液(如H2SO4)、不活泼金属的含氧酸盐溶液(如CuSO4),由于OH-在阳极放电,而H+却不在阴极放电,所以溶液的pH值将变小。
3、电解不活泼金属的无氧酸盐溶液(如CuCl2),电解质离子在两电极放电,H+、OH-均不在电极放电,但电解抑制了不活泼金属离子的水解,所以,电解的结果使溶液的pH值逐渐趋近于7。
4、电解活泼金属的含氧酸盐(如KNO3、Na2SO4 等)溶液,H+和OH-均在两电极放电,但其相对量并不发生改变,所以溶液的pH值不发生变化。
五、电极的变化
在电解过程中,根据所用材料的不同,电极有可能参加电极反应,参加反应的电极为活性电极,如:电解精炼铜、电镀锌时,作为阳极的金属铜、锌都是要参加电极反应的。 但大多数情况下,电极是不参加反应的,这种电极为惰性电极。
六、电解液体积的变化
由于在电解过程中,一些离子在两电极放电,可能有气体逸出,或者有金属沉积等,如:以惰性电极电解饱和食盐水时,生成H2和Cl2,电解水生成H2和O2,由于气体的逸出,使电解液的体积变小。
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