铜的电解精炼

　　原理：电解时，用粗铜板作阳极，与直流电源的正极相连;用纯铜板作阴极，与电源的负极相连，用CuSO4溶液(加入一定量的硫酸)作电解液。

　　CuSO4溶液中主要有Cu²⁺、SO4^2-、H⁺、OH^-，通电后H⁺和Cu²⁺移向阴极，并在阴极发生Cu²⁺+2e-=Cu，OH-和SO4^2- 移向阳极，但阳极因为是活性电极，故而阴离子并不放电，主要为阳极(活泼及较活泼金属)发生氧化反应而溶解，阳极反应：Cu-2e-=Cu2+。

　　电解过程中，比铜活泼的Zn、Fe、Ni等金属杂质，在铜溶解的同时也会失电子形成金属阳离子而溶解，此时阴极仍发生Cu²⁺+2e-=Cu，这会导致电解液浓度不发生变化;Ag、Au不如Cu易失电子，Cu溶解时它们以阳极泥沉积下来，可供提炼Au、Ag等贵金属。

　　该过程实现了提纯铜的目的。

　　离子在电极上得失电子的能力与离子的性质、溶液的浓度、电流的大小、电极的材料等都有关系。中学阶段我们一般只讨论电极材料的性质、离子的氧化性强弱和还原性强弱对它们得失电子能力的影响。

　　三

　　电解冶炼铝

　　工业上，用纯净的氧化铝为原料，采用电解的方法制取铝。

　　纯净的氧化铝熔点很高(2045℃)，很难熔化，现在都用熔化的冰晶石(Na₃AlF₆)作熔剂，使氧化铝在1000℃左右溶解在液态的冰晶石里，成为冰晶石和氧化铝的熔融体，然后进行电解。

　　电极反应式：

　　阴极：4Al³⁺+12e-=4Al

　　阳极：6O^2-+12e-=3O₂↑

　　总反应式：2Al₂O₃==4Al+3O₂↑(只能电解Al₂O₃，不能电解AlCl₃)

　　在冶炼铝时，阳极产生氧气，石墨阳极在如此高温条件下，将不断被氧气氧化而消耗，因而需不断补充石墨阳极。

　　四

　　电镀铜

　　1.原理：电镀时，一般都是用含镀层金属离子的电解质溶液为电镀液;把待镀金属制成品浸入电镀液中与直流电源的负极相连，作为阴极，而用镀层金属为阳极，阳极金属溶解在溶液中成为阳离子，移向阴极，并在阴极上被还原成金属析出。

　　电镀铜规律可概括为“阳极溶解，阴极沉积，电解液不变”。

　　工业上电镀常使用有毒电镀液，因此电镀废水应回收有用物质、降低有害物质含量后，达标排放，以防污染环境。

　　2.实验分析：电镀铜实验

　　(1)待镀件需酸洗去除表面的锈。

　　(2)电镀液CuSO₄中加氨水制成铜氨溶液以降低Cu²⁺浓度使镀层光亮。

电镀：

概念：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。

目的：使金属增强抗腐蚀能力，增加美观和表面硬度。镀件(待镀金属制品)作阴极

如在铁制品表面上镀铜：

注意:理论上，电镀过程中电镀液的浓度保持不变。

电冶金:

电解法：用电解的手段将活泼金属(如Na、Ca、 Mg、Al)从它们的化合物中还原出来的方法。

实例

电解熔融NaCl制Na

电解熔融Al₂O₃制Al

化学电解四大类型

电解饱和食盐水反应原理

实验分析：电解饱和食盐水

在U形管里装入饱和食盐水，滴入几滴酚酞试液，用碳棒作阳极、铁棒作阴极，将湿润的碘化钾淀粉试纸放在阳极附近，接通电源，观察管内发生的现象及试纸颜色的变化。

注意：铁棒不可作阳极，否则发生Fe - 2e- = Fe²⁺;碘化钾淀粉试纸需事先用水润湿。

现象：阴、阳两极均有气体放出，阳极气体有刺激性气味，能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝;阴极区域溶液变红。说明阴极区域生成物为碱性物质与H₂，阳极产物是Cl₂。

电解饱和食盐水反应原理

饱和食盐水成分：溶液存在Na⁺、Cl^-、H⁺、OH^-四种离子。

电极反应式：

阴极：2H⁺+2e- = H₂↑(还原反应);

阳极：2Cl^--2e- = Cl₂↑(氧化反应);

实验现象解释：

阴极区域变红原因：由于H+被消耗，使得阴极区域OH-离子浓度增大(实际上是破坏了附近水的电离平衡，由于Kw为定值，c(H+)因电极反应而降低，导致c(OH-)增大，使酚酞试液变红)。

湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝原因：氯气可以置换出碘化钾中的碘，Cl₂+2KI=2KCl+I₂，I₂使淀粉变蓝。

注意：如果试纸被熏蒸的太久，蓝色会因为湿氯气的漂白作用而褪去。

电解饱和食盐水的总反应式：

2NaCl+2H₂O===Cl₂↑+H₂↑+2NaOH

该电解反应属于放氢生碱型，电解质与水均参与电解反应，类似的还有K₂S、MgBr₂等。