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1、電解科技名詞定義中文名稱:電解英文名稱:electrolysis定義:在電解槽中,直流電通過(guò)電極和電解質(zhì),在兩者接觸的界面上發(fā)生電化學(xué)反應(yīng),以制備所需產(chǎn)品的過(guò)程。所屬學(xué)科:電力(一級(jí)學(xué)科);配電與用電(二級(jí)學(xué)科)本內(nèi)容由全國(guó)科學(xué)技術(shù)名詞審定委員會(huì)審定公布百科名片電解(Electrolysis)是將電流通過(guò)電解質(zhì)溶液或熔融態(tài)物質(zhì),(又稱電解液),在陰極和陽(yáng)極上引起氧化還原反應(yīng)的過(guò)程,電化學(xué)電池在外加電壓時(shí)可發(fā)生電解過(guò)程。目錄概述簡(jiǎn)介電解原理介紹類型用途電解質(zhì)影響因素展開(kāi) ??電解編輯本段概述
2、電流通過(guò)物質(zhì)而引起化學(xué)變化的過(guò)程?;瘜W(xué)變化是物質(zhì)失去或獲得電子(氧化或還原)的過(guò)程。電解過(guò)程是在電解池中進(jìn)行的。電解池是由分別浸沒(méi)在含有正、負(fù)離子的溶液中的陰、陽(yáng)兩個(gè)電極構(gòu)成。電流流進(jìn)負(fù)電極(陰極),溶液中帶正電荷的正離子遷移到陰極,并與電子結(jié)合,變成中性的元素或分子;帶負(fù)電荷的負(fù)離子遷移到另一電極(陽(yáng)極),給出電子,變成中性元素或分子。編輯本段簡(jiǎn)介 將直流電通過(guò)電解質(zhì)溶液或熔體,使電解質(zhì)在電極上發(fā)生化學(xué)反應(yīng),以制備所需產(chǎn)品的反應(yīng)過(guò)程。電解過(guò)程必須具備電解質(zhì)、電解槽、直流電供給系統(tǒng)、分析控制系
3、統(tǒng)和對(duì)產(chǎn)品的分離回??電解收裝置。電解過(guò)程應(yīng)當(dāng)盡可能采用較低成本的原料,提高反應(yīng)的選擇性,減少副產(chǎn)物的生成,縮短生產(chǎn)工序,便于產(chǎn)品的回收和凈化。電解過(guò)程已廣泛用于有色金屬冶煉、氯堿和無(wú)機(jī)鹽生產(chǎn)以及有機(jī)化學(xué)工業(yè)?! ?807年,英國(guó)科學(xué)家H.戴維將熔融苛性堿進(jìn)行電解制取鉀、鈉,從而為獲得高純度物質(zhì)開(kāi)拓了新的領(lǐng)域。1833年,英國(guó)物理學(xué)家M.法拉第提出了電化學(xué)當(dāng)量定律(即法拉第第一、第二定律)。1886年美國(guó)工業(yè)化學(xué)家C.M.霍爾電解制鋁成功。1890年,第一個(gè)電解氯化鉀制取氯氣的工廠在德國(guó)投產(chǎn)。1
4、893年,開(kāi)始使用隔膜電解法,用食鹽溶液制燒堿。1897年,水銀電解法制燒堿實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。至此,電解法成為化學(xué)工業(yè)和冶金工業(yè)中的一種重要生產(chǎn)方法。1937年,阿特拉斯化學(xué)工業(yè)公司實(shí)現(xiàn)了用電解法由葡萄糖生產(chǎn)山梨醇及甘露糖醇的工業(yè)化,這是第一個(gè)大規(guī)模用電解法生產(chǎn)有機(jī)化學(xué)品的過(guò)程。1969年又開(kāi)發(fā)了由丙烯腈電解二聚生產(chǎn)己二腈的工藝。編輯本段電解原理介紹電解原理 電解質(zhì)中的離子常處于無(wú)秩序的運(yùn)動(dòng)中,通直流電后,離子作定向運(yùn)動(dòng)(圖1)。陽(yáng)離子向陰極移動(dòng),在陰極得到電子,被還原;陰離子向陽(yáng)極移動(dòng),在陽(yáng)極
5、失去電子,被氧化。在水電解過(guò)程中,OH在陽(yáng)極失去電子,被氧化成氧氣放出;H在陰極得到電子,被還原成氫氣放出。所得到的氧氣和氫氣,即為水電解過(guò)程的產(chǎn)品。電解時(shí),在電極上析出的產(chǎn)物與電解質(zhì)溶液之間形成電池,其電動(dòng)勢(shì)在數(shù)值上等于電解質(zhì)的理論電解電壓。此理論電解電壓可由能斯脫方程計(jì)算: ??電解原理式中E0為標(biāo)準(zhǔn)電極電位(R為氣體常數(shù),等于8.314J/(K·mol);T為溫度(K);n為電極反應(yīng)中得失電子數(shù);F為法拉第常數(shù),等于96500C/mol;α1、α2分別為還原態(tài)和氧化態(tài)物質(zhì)的活度。整個(gè)電解
6、過(guò)程的理論電解電壓為兩個(gè)電極理論電解電壓之差?! ≡谒芤弘娊鈺r(shí),究竟是電解質(zhì)電離的正負(fù)離子還是水電離的H和OH離子在電極上放電,需視在該電解條件下的實(shí)際電解電壓的高低而定。實(shí)際電解電壓為理論電解電壓與超電壓之和。影響超電壓的因素很多,有電極材料和電極間距、電解液溫度、濃度、pH等。例如:在氯堿生產(chǎn)過(guò)程中,濃的食鹽水溶液用碳電極電解時(shí),陰極上放出氫氣,同時(shí)產(chǎn)生氫氧化鈉,陽(yáng)極放出氯氣;稀的食鹽水溶液電解時(shí),陰極放出氫氣,同時(shí)產(chǎn)生氫氧化鈉,陽(yáng)極放出氧氣,同時(shí)產(chǎn)生鹽酸。電解原理分析 ?。ㄒ詂ucl2為
7、例) CuCl2是強(qiáng)電解質(zhì)且易溶于水,在水溶液中電離生成Cu2+和Cl-?! uCl2=Cu2++2Cl-??電解通電前,Cu2+和Cl-在水里自由地移動(dòng)著;通電后,這些自由移動(dòng)著的離子,在電場(chǎng)作用下,改作定向移動(dòng)。溶液中帶正電的Cu2+向陰極移動(dòng),帶負(fù)電的氯離子向陽(yáng)極移動(dòng)。在陰極,銅離子獲得電子而還原成銅原子覆蓋在陰極上;在陽(yáng)極,氯離子失去電子而被氧化成氯原子,并兩兩結(jié)合成氯分子,從陽(yáng)極放出?! £帢O:Cu2++2e-=Cu 陽(yáng)極:2Cl--2e-=Cl2↑ 電解CuCl2溶液的化學(xué)反
8、應(yīng)方程式:CuCl2=Cu+Cl2↑(電解)(5)電解質(zhì)水溶液電解反應(yīng)的綜合分析 在上面敘述氯化銅電解的過(guò)程中,沒(méi)有提到溶液里的H+和OH-,其實(shí)H+和OH-雖少,但的確是存在的,只是他們沒(méi)有參加電極反應(yīng)。也就是說(shuō)在氯化銅溶液中,除Cu2+和Cl-外,還有H+和OH-,電解時(shí),移向陰極的離子有Cu2+和H+,因?yàn)樵谶@樣的實(shí)驗(yàn)條件下Cu2+比H+容易得到電子,所以Cu2+在陰極上得到電子析出金屬銅。移向陽(yáng)極的離子有OH-和Cl-,因?yàn)樵谶@樣的實(shí)驗(yàn)條件下,Cl-比OH-更容易失去電子,所以Cl-在