原电池电极反应式的书写:
(1)以铜锌原电池为例:
负极(Zn):Zn-2e
-=Zn
2+
正极(Cu):2H
++2e
-=H
2↑
(2)正负极反应式的书写技巧:
①先确定原电池的正负极,在两极的反应物上标出相同数目的电子得失。
②根据物质放电后生成物的组成和电解质溶液中存在的离子,找到电极反应中还需要的其它离子。此时要注意溶液的酸碱性,从而判断应该是H
+、OH
-还是H
2O参与了反应。因Zn反应后生成了Zn(OH)
2,而KOH为电解质,可知负极上OH
-参与了反应。MnO
2生成了MnO(OH),即增加了氢元素,可知正极上有水参与了反应。
③根据电子守恒和电荷守恒写出电极反应式,即要注意配平和物质的正确书写形式,应按照离子方程式的书写要求进行。②中反应的电极反应式为:
负极:Zn+2OH
--2e
-=Zn(OH)
2 正极:2MnO
2+2H
2O+2e
-=2MnO(OH)+2OH
- (若只要求写正极的反应式,也可以写成MnO
2+H
2O+e
-=MnO(OH)+OH
-)
原电池总反应式的书写:将正负电极反应相加,即为原电池总反应式。
原电池正、负极的判断方法:
原电池有两个电极,一个是正极,一个是负极,判断正极和负极的方法有以下几种。
1.由组成原电池的两极材料判断一般相对较活泼的金属为负极,相对不活泼的金属或能导电的非金属为正极。
2.根据电流方向或电子流动方向判断在外电路,电流由正檄流向负极;电子由负极流向正极
3.根据原电池里电解质溶液中离子的定向移动方向判断在原电池的电解质溶液内,阳离子移向正极,阴离子移向负极。
4.根据原电池两极发生的变化来判断原电池的负极总是失电子发生氧化反应,正极总是得电子发生还原反应。
5.X极增重或减轻工作后,X极质量增加,说明X极有物质析出,X 极为正极:反之,X极质量减少,说明X极金属溶解,X 极为负极
6.X极有气泡冒出工作后,x极上有气泡冒出,一般是发生了析出H,的电极反应,说明x极为正极。
7.X极附近pH的变化析氢或吸氧的电极反应发生后,均能使该电极附近电解质溶液的pH增大,因而工作后,X极附近pH增大了,说明X极为正极。
8.特例在判断金属活泼性的规律中,有一条为“当两种金属构成原电池时,活泼金属作负极,不活泼金属作正极”,但这条规律也有例外情况,如Mg和Al为原电池的两极,KOH为电解质溶液时,虽然Mg比Al活泼,但因Mg不和KOH反应,所以Mg作原电池的正极等。
电极反应式的书写:
1.根据装置书写电极反应式
(1)根据电源确定阴、阳两极→确定阳极是否是活性电极→据电极类型及电解质溶液中阴、阳离子的放电顺序写出电极反应式。
(2)在确保阴、阳两极转移电子数目相同的条件下,将两极电极反应式合并即得总反应式。
2.由氧化还原反应方程式书写电极反应式
(1)找出发生氧化反应和还原反应的物质→确定两极名称和生成物→利用电子守恒分别写出两极反应式。
(2)若写出一极反应式,而另一极反应式不好写,可用总反应式减去已写出的电极反应式,即得另一电极反应式。
氯碱工业:
1.离子交换膜法电解制碱的主要生产流程可以简单表示如下图所示:
电解法制碱的主要原料是饱和食盐水,由于粗盐水中含有泥沙,精制食盐水时经常进行以下措施
(1)过滤海水
(2)加入过量氢氧化钠,去除钙、镁离子,过滤 Ca
2++2OH
-=Ca(OH)
2(微溶) Mg
2++2OH
-=Mg(OH)
2↓
(3)加入过量氯化钡,去除硫酸根离子,过滤 Ba
2++SO
42-=BaSO
4↓
(4)加入过量碳酸钠,去除钙离子、过量钡离子,过滤 Ca
2++CO
32-=CaCO
3↓ Ba
2++CO
32-=BaCO
3↓
(5)加入适量盐酸,去除过量碳酸根离子 2H
++CO
32-=CO
2↑+H
2O
(6)加热驱除二氧化碳
(7)送入离子交换塔,进一步去除钙、镁离子
(8)电解 2NaCl+2H
2O
H
2↑+Cl
2↑+2NaOH 离子交换膜法制碱技术,具有设备占地面积小、能连续生产、生产能力大、产品质量高、能适应电流波动、能耗低、污染小等优点,是氯碱工业发展的方向。
2.以氯碱工业为基础的化工生产
NaOH、Cl
2和H
2都是重要的化工生产原料,可以进一步加工成多种化工产品,广泛用于各工业。所以氯碱工业及相关产品几乎涉及国民经济及人民生活的各个领域。
由电解槽流出的阴极液中含有30%的NaOH,称为液碱,液碱经蒸发、结晶可以得到固碱。阴极区的另一产物湿氢气经冷却、洗涤、压缩后被送往氢气贮柜。阳极区产物湿氯气经冷却、干燥、净化、压缩后可得到液氯。
2NaOH+Cl
2=NaCl+NaClO+H
2O H
2O+Cl
2=HCl+HClO H
2+Cl
2=2HCl 2NaOH+CO
2=Na
2CO
3(苏打)+H
2O NaOH+CO
2=NaHCO
3(小苏打)
随着人们环境保护意识的增强,对以氯碱工业为基础的化工生产过程中所造成的污染及其产品对环境造成的影响越来越重视。