用來電解

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)容由全國科學(xué)技術(shù)名詞審定委員會(huì)審定公布
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電解（Electrolysis）是將電流通過電解質(zhì)溶液或熔融態(tài)物質(zhì),（又稱電解液），在陰極和陽極上引起氧化還原反應(yīng)的過程，電化學(xué)電池在外加電壓時(shí)可發(fā)生電解過程。

目錄

概述
簡介
電解原理介紹電解原理
電解原理分析
說明
類型
用途
電解質(zhì)
影響因素電流效率
電壓效率
概述
簡介
電解原理介紹 電解原理
電解原理分析
說明
類型
用途
電解質(zhì)
影響因素 電流效率
電壓效率
展開 電解

編輯本段概述
電流通過物質(zhì)而引起化學(xué)變化的過程?；瘜W(xué)變化是物質(zhì)失去或獲得電子(氧化或還原)的過程。電解過程是在電解池中進(jìn)行的。電解池是由分別浸沒在含有正、負(fù)離子的溶液中的陰、陽兩個(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(陽極)，給出電子，變成中性元素或分子。
編輯本段簡介
將直流電通過電解質(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)過程。電解過程必須具備電解質(zhì)、電解槽、直流電供給系統(tǒng)、分析控制系統(tǒng)和對產(chǎn)品的分離回 電解
收裝置。電解過程應(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。電解過程已廣泛用于有色金屬冶煉、氯堿和無機(jī)鹽生產(chǎn)以及有機(jī)化學(xué)工業(yè)。 1807年，英國科學(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)開拓了新的領(lǐng)域。1833年，英國物理學(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投產(chǎn)。1893年，開始使用隔膜電解法，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)品的過程。1969年又開發(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）。陽離子向陰極移動(dòng)，在陰極得到電子，被還原；陰離子向陽極移動(dòng)，在陽極失去電子，被氧化。在水電解過程中，OH在陽極失去電子,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)電解過程的理論電解電壓為兩個(gè)電極理論電解電壓之差。 在水溶液電解時(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，陽極放出氧氣，同時(shí)產(chǎn)生鹽酸。
電解原理分析
（以cucl2為例） 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－。 CuCl2＝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，從陽極放出。 陰極：Cu2＋＋2e－＝Cu 陽極：2Cl－－2e－＝ Cl2↑ 電解CuCl2溶液的化學(xué)反應(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程中，沒有提到溶液里的H＋和OH－，其實(shí)H＋和OH－雖少，但的確是存在的，只是他們沒有參加電極反應(yīng)。也就是說在氯化銅溶液中，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－在陽極上失去電子，生成氯氣。
說明
①陽離子得到電子或陰離子失去電子而使離子所帶電荷數(shù)目降低的過程又叫做放電[1]。 ②用石墨、金、鉑等還原性很弱的材料制做的電極叫做惰性電極，理由是它們在一般的通電條件下不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。用鐵、鋅、銅、銀等還原性較強(qiáng)的材料制做的電極又叫做活性電極，它們做電解池的陽極時(shí)，先于其他物質(zhì)發(fā)生氧化反應(yīng)。 ③在一般的電解條件下，水溶液中含有多種陽離子時(shí)，它們在陰極上放電的先后順序是：Ag+＞Hg2+＞Fe3+＞Cu2+＞H+>Pb2+>Sn2+>Fe2+＞Zn2+>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+；水溶液中含有多種陰離子時(shí)，它們的惰性陽極上放電的先后順序是：S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根>F-。 （6）以惰性電極電解電解質(zhì)水溶液，分析電解反應(yīng)的一般方法步驟為： ①分析電解質(zhì)水溶液的組成，找全離子并分為陰、陽兩組； ②分別對陰、陽離子排出放電順序，寫出兩極上的電極反應(yīng)式； ③合并兩個(gè)電極反應(yīng)式得出電解反應(yīng)的總化學(xué)方程式或離子方程式。
編輯本段類型
電解方式按電解質(zhì)狀態(tài)可分為水溶液電解和熔融鹽電解兩大類。①水溶液電解：主要有電解水制取氫氣和氧氣；電解氯化鈉（鉀）水溶液制氫氧化鈉(鉀)和氯氣、氫氣；電解氧化法制各種氧化劑，如過氧化氫、氯酸鹽、高氯酸鹽、高錳酸鹽、過硫酸鹽等；電解還原法如丙烯腈電解制己二腈；濕法電解制金屬如鋅、鎘、鉻、錳、鎳、鈷等；濕法電解精制金屬如銅、銀、金、鉑等。此外 電解
，電鍍、電拋光、陽極氧化等都是通過水溶液電解來實(shí)現(xiàn)的。②熔融鹽電解：主要包括：金屬冶煉，如鋁、鎂、鈣、鈉、鉀、鋰、鈹?shù)?金屬精制,如鋁、釷等；此外，還有將熔融氟化鈉電解制取元素氟等。 電解所用主體設(shè)備電解槽的形式，可分為隔膜電解槽和無隔膜電解槽兩類。隔膜電解槽又可分為均向膜(石棉絨）、離子膜及固體電解質(zhì)膜（如β-Al2O3）等形式；無隔膜電解槽又分為水銀電解槽和氧化電解槽等。 電極上發(fā)生的過程，可分簡單電子傳遞、氣體釋放、金屬腐蝕、金屬析出、氧化物生成和有機(jī)物二聚等類型
編輯本段用途
電解廣泛應(yīng)用于冶金工業(yè)中，如從礦石或化合物提取金屬(電解冶金)或提純金屬(電解提純)，以及從溶液中沉積出金屬(電鍍)。金屬鈉和氯氣是由電解溶融氯化鈉生成的；電解氯化鈉的水溶液則產(chǎn)生氫氧化鈉和氯氣。電解水產(chǎn)生氫氣和氧氣。水的電解就是在外電場作用下將水分解為H2（g）和O2（g）。電解是一種非常強(qiáng)有力的促進(jìn)氧化還原反應(yīng)的手段，許多很難進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，都可以通過電解來實(shí)現(xiàn)。例如：可將熔融的氟化物在陽極上氧化成單質(zhì)氟，熔融的鋰鹽在陰極上還原成金屬鋰。電解工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中具有重要作用，許多有色金屬（如鈉、鉀、鎂、鋁等）和稀有金屬（如鋯、鉿等）的冶煉及金屬（如銅、鋅、鉛等）的精煉，基本化工產(chǎn)品(如氫、氧、燒堿、氯酸鉀、過氧化氫、乙二腈等)的制備，還有電鍍、電拋光、陽極氧化等，都是通過電解實(shí)現(xiàn)的。
編輯本段電解質(zhì)
在水溶液里或熔融狀態(tài)下能導(dǎo)電的化合物叫電解質(zhì)?；衔飳?dǎo)電的前提：其內(nèi)部存在著自由移動(dòng)的陰陽離子。 離子化合物在水溶液中或熔化狀態(tài)下能導(dǎo)電；共價(jià)化合物：某些也能在水溶液中導(dǎo)電（如HCl，其它為非電解質(zhì)） 強(qiáng)電解質(zhì)一般有：強(qiáng)酸強(qiáng)堿，大多數(shù)鹽，活潑金屬的氧化物、氫化物；弱電解質(zhì)一般有：（水中只能部分電離的化合物）弱酸（可逆電離，分步電離，弱堿（如NH3?H2O）。另外，水是極弱電解質(zhì)。 導(dǎo)電的性質(zhì)與溶解度無關(guān) 注：能導(dǎo)電的不一定是電解質(zhì)判斷某化合物是否是電解質(zhì)，不能只憑它在水溶液中導(dǎo)電與否，還需要進(jìn)一步考察其晶體結(jié)構(gòu)和化學(xué)鍵的性質(zhì)等因素。例如，判斷硫酸鋇、碳酸鈣和氫氧化鐵是否為電解質(zhì)。硫酸鋇難溶于水(20 ℃時(shí)在水中的溶解度為2.4×10-4 g)，溶液中離子濃度很小，其水溶液不導(dǎo)電，似乎為非電解質(zhì)。但溶于水的那小部分硫酸鋇卻幾乎完全電離(20 ℃時(shí)硫酸鋇飽和溶液的電離度為97.5％)。因此，硫酸鋇是電解質(zhì)。碳酸鈣和硫酸鋇具有相類似的情況，也是電解質(zhì)。從結(jié)構(gòu)看，對其他難溶鹽，只要是離子型化合物或強(qiáng)極性共價(jià)型化合物，盡管難溶，也是電解質(zhì)。 氫氧化鐵的情況則比較復(fù)雜，F(xiàn)e3+與OH-之間的化學(xué)鍵帶有共價(jià)性質(zhì)，它的溶解度比硫酸鋇還要小(20 ℃時(shí)在水中的溶解度為9.8×10-5 g)；而落于水的部分，其中少部分又有可能形成膠體，其余亦能電離成離子。但氫氧化鐵也是電解質(zhì)。 判斷氧化物是否為電解質(zhì)，也要作具體分析。非金屬氧化物，如SO2、SO3、P2O5、CO2等，它們是共價(jià)型化合物，液態(tài)時(shí)不導(dǎo)電，所以不是電解質(zhì)。有些氧化物在水溶液中即便能導(dǎo)電，但也不是電解質(zhì)。因?yàn)檫@些氧化物與水反應(yīng)生成了新的能導(dǎo)電的物質(zhì)，溶液中導(dǎo)電的不是原氧化物，如SO2本身不能電離，而它和水反應(yīng)，生成亞硫酸，亞硫酸為電解質(zhì)。金屬氧化物，如Na2O，MgO，CaO，Al2O3等是離子化合物，它們在熔化狀態(tài)下能夠?qū)щ姡虼耸请娊赓|(zhì)。 需要注意的是，氯化鋁(AlCl3)是電解質(zhì)，但是是共價(jià)化合物而不是離子化合物。 可見，電解質(zhì)包括離子型或強(qiáng)極性共價(jià)型化合物；非電解質(zhì)包括弱極性或非極性共價(jià)型化合物。電解質(zhì)水溶液能夠?qū)щ?，是因電解質(zhì)可以離解成離子。至于物質(zhì)在水中能否電離，是由其結(jié)構(gòu)決定的。因此，由物質(zhì)結(jié)構(gòu)識(shí)別電解質(zhì)與非電解質(zhì)是問題的本質(zhì)。 另外，有些能導(dǎo)電的物質(zhì)，如銅、鋁等不是電解質(zhì)。因它們并不是能導(dǎo)電的化合物，而是單質(zhì)，不符合電解質(zhì)的定義。 電解質(zhì)是指在水溶液中或熔融狀態(tài)下能夠?qū)щ姷幕衔?，例如酸、堿和鹽等。凡在上述情況下不能導(dǎo)電的化合物叫非電解質(zhì)，例如蔗糖、酒精等。 電解生成物規(guī)律 十六字要訣： 陰得陽失 ：電解時(shí)，陰極得電子， 發(fā)生還原反應(yīng)，陽極失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)； 陰精陽粗 ：精煉銅過程中,陰極使用精銅，陽極使用粗銅，最后陽極逐漸溶解，且產(chǎn)生陽極泥； 陰堿陽酸 ：在電解反應(yīng)之后，不活潑金屬的含氧酸鹽會(huì)在陽極處生成酸，而活潑金屬的無氧酸鹽會(huì)在陰極處生成堿； 陰固陽氣 ：電解反應(yīng)之后，陰極產(chǎn)生固體及還原性氣體，而陽極則生成氧化性強(qiáng)的氣體。
編輯本段影響因素
判斷電解過程優(yōu)劣的主要標(biāo)準(zhǔn)是單位產(chǎn)品電耗，其高低取決于電解過程的電流效率和電壓效率。
電流效率
單位產(chǎn)品的理論耗電量與實(shí)際耗電量之比。理論耗電量可用法拉第定律計(jì)算： 電解
此式表明，電解時(shí)析出的物質(zhì)量q與析出物質(zhì)的原子量m、電流強(qiáng)度I及電解時(shí)間t成正比，而與電解過程中得失電子數(shù)n及法拉第常數(shù)F成反比。在正常情況下電流效率比較高。
電壓效率
電解時(shí)電解質(zhì)的理論電解電壓與實(shí)際電解電壓之比。后者即是電解槽的槽電壓。槽電壓是理論電解電壓、超電壓和輸電導(dǎo)體電壓損失之和。影響槽電壓大小的因素很多,除前述影響超電壓的因素外,還有導(dǎo)線與電極之間的接觸電壓、隔膜材料、電解槽結(jié)構(gòu)、電流密度等。槽電壓通常遠(yuǎn)大于理論電解電壓，導(dǎo)致電壓效率很低。因此，降低超電壓和輸電導(dǎo)體的電壓損失是提高電壓效率的關(guān)鍵。多年來，人們圍繞這一問題進(jìn)行了多方面的研究，不斷改善電解槽結(jié)構(gòu)和電極材料。在電極材料方面的研究，集中于電極材質(zhì)的選擇。在陽極方面由石墨電極發(fā)展為鈦電極、鈦鉑銥電極、鈦釕電極及其他非釕電極。此外，還開發(fā)了有許多特殊用途的二氧化錳電極、二氧化鉛電極等。在陰極方面，由鐵陰極發(fā)展成多孔陰極。近年來，又發(fā)展了一種新型氧氣電極過程，將燃料電池的原理應(yīng)用于電解工業(yè)中。無論是陰極或陽極，都有在電極基體表面涂加活性物質(zhì)的趨勢，目的是使電極具有催化作用（稱為電催化法），通過降低槽電壓以達(dá)到節(jié)省電能的目的。

標(biāo)簽：化合物分解起到