四氯化铱溶液有毒吗?
名称:四氯化铱
分子式:IrCl4
用途:用作催化剂。
性质:暗褐色极易潮解的无定形块,浓溶液呈油状几乎黑色。稀溶液含有次氯酸和氯化铱。将水溶液沸腾时则发生氯气。用六氯铱酸铵悬浮于水,通过氯气进行反应制得。亦可用三氯化铱或六氯铱酸铵与王水反应制得。还可用氧化铱溶解于盐酸的溶液,再加入王水进行反应制得。
品名 铱 牌号 四氯化铱 产地 湖南 含量≥ 54(%) 杂质含量 0.01(%) 重量 .(kg/块)
【注意事项】有潮解性,置空气中变成揭色的稠厚液体,受热分解。
四氯化铱是一催化剂前体,主要用于环己酮衍生物的立体选择性还原。当与含磷试剂构成催化体系时,可以高度立体选择性地使环己酮还原为环己醇。反应操作简单,不需要除氧和水。虽然硼试剂也可以高度立体选择性地将环己酮还原为环己醇,然而反应条件比较苛刻,需要无水处理。
四氯化铱与亚磷酸构成的催化剂可以使4-叔丁基环己酮高度立体选择地还原为反式4-叔丁基环己醇(式1)。
四氯化铱与亚磷酸三甲酯构成的催化剂可以使3-叔丁基环己酮高度立体选择地还原为顺式3-叔丁基环己醇(式2)。
四氯化铱与亚磷酸二甲酯构成的催化剂可以使3,3,5-三甲基环己酮被还原为单一的反式3,3,5-三甲基环己醇(式3)。
利用四氯化铱这一独特的性质,可以选择性地应用于一些复杂化合物的合成。例如:甾类二酮和甾类三酮选择性还原为甾类一酮和甾类二酮,处于大位阻的酮没有被还原,而是被保留(式4和式5)。
尽管目前四氯化依和磷组成的反应体系在还原反应中的作用机理还不清楚,但该方法也许是高度立体选择性地将环己酮转变成环己醇的最方便和最有效的方法。
四氯化铱与1,5-环辛二烯作用可得到双(1,5-环辛二烯)氯化依(式6),该试剂作为催化剂被应用于有机合成中。
金属的提取:砂铂矿或含铂族金属的砂金矿用重选法富集可得精矿,铂或锇、铱的含量能达70-90%,可直接精炼。50年代以来铂族金属主要从铜镍硫化物共生矿中提取,小部分从炼铜副产品中提取。铂族含量高的冰镍,在氧压下硫酸浸出,或氯化冶金分离其他金属后获得铂族精矿。铂族精矿经过直接溶解、分离、提纯,或先将锇、钌氧化挥发他离后,再分离、提纯其他铂族金属。
铂族金属再生:铂族金属稀有而贵重,历来重视回收。废催化剂、废电器元件、含铂的残破器皿、废电镀液、珠宝装饰品厂的废料等都可从中回收铂族金属。铂族金属的分离和提纯:铂族金属的提取和精制流程因原料成分、含量的不同而异。将铂族金属精矿或含铂族金属的阳极泥用王水溶解,钯、铂、金均进入溶液。用盐酸处理以破坏亚硝酰化合物,然后加硫酸亚铁沉淀出金。加氯化铵,铂呈氯铂酸铵沉淀出,煅烧氯铂酸铵可得含铂99.5%以上的海绵铂。分离铂后的滤液,加入过量的氢氧化铵,再用盐酸酸化,沉淀出二氯二氨配亚钯形式的钯,再在氢气中加热煅烧可得纯度达99.7%以上的海绵钯。
经上述王水处理后的不溶物与碳酸钠、硼砂、密陀僧和焦炭共熔,得贵铅。用灰吹法除去大部分铅,再用硝酸溶解银,残留的铅、铑、铱、锇、钌富集于残渣中。将此残渣与硫酸氢钠熔融,铑转化为可溶性的硫酸盐,用水浸出,加氢氧化钠沉出氢氧化铑,再用盐酸溶解,得氯铑酸。溶液提纯后,加入氯化铵,浓缩、结晶出氯铑酸铵。在氢气中煅烧,可得海绵铑。在硫酸氢钠熔融时,铱、锇、钌不反应,仍留于水浸残渣中。将残渣与过氧化钠和苛性钠一起熔融,用水浸出;向浸出液中通入氯气并蒸馏,钌和锇以氧化物形式蒸出。
用乙醇-盐酸溶液吸收,将吸收液再加热蒸馏,并用碱液吸收得锇酸钠。在吸收液中加氯化铵,则锇以铵盐形式沉淀,在氢气中煅烧,可得锇粉。在蒸出锇的残液中加氯化铵,可得钌的铵盐,再在氢气中煅烧,可得钌粉。浸出钌和锇后的残渣主要为氧化铱,用王水溶解,加氯化铵沉出粗氯铱酸铵,经精制,在氢气中煅烧,可得铱粉。将铂族金属粉末用粉末冶金法或通过高频感应电炉熔化可制得金属锭。4.制取高纯铂族金属:一般将金属溶解后,经反复提纯,精制方法有载体氧化水解、离子交换、溶剂萃取和重复沉淀等,然后再以铵盐沉出,经煅烧可得相应的高纯金属。
铂族金属除锇为蓝灰色金属外,其他均为银白色金属。它们对普通的酸和化学试剂有优良的抗蚀性能。
钯对酸的抗蚀能力稍差,能很快地溶解于硝酸中。铱、铑、钌能抗单一的酸和化学试剂的侵蚀,甚至在王水中也很难溶解。
铂和铑的抗氧化性很好,在空气中能长期保持光泽。不要让佩戴的铂金饰品染上油污或漂白水,油污会影响饰品的光泽漂白水可能会使首饰产生斑点。一定不要将铂金首饰和黄金首饰同时佩戴,因为黄金质地较软,如果互相摩擦,黄金粉末会吸附在铂金上,使铂金变黄,影响铂金特有的纯净光泽。如果你的铂金饰品上镶有钻石,建议你每年将铂金饰品送到珠宝店去检验一下,及时进行专业清洁和整修,令铂金钻石首饰常戴常新。
铂和钯对气体有很强的吸附能力,当粒度很细(如铂黑、钯黑)或呈胶态(如胶体铂)时,吸附能力就更强,因此它们具有优良的催化特性(见金属催化剂)。铂族金属为过渡金属,有多个化合价,最稳定的化合价如下:钌为+3;铑为+3;钯为+2,+4;锇为+3,+4;铱为+3,+4;铂为+2,+4。它们有生成络合物的强烈倾向,最常见的是生成配位数4或6的络合物。总之,它们的化学性质很复杂。 国外铂族金属生产的发展概论
世界铂族金属工业生产开始于1778年,1823年以前主要依靠哥伦比亚的砂铂矿。1778~1965年,哥伦比亚共生产铂族金属约104吨,其最高年产量为(1928年)1.93吨。1824年俄国乌拉尔大型砂铂矿开采以后,成为世界上最大生产者,1912年的产量曾达6.5吨,到1930年,共生产铂(及少量铱、锇)约245吨。1911年全世界生产6.189吨铂族金属。其中俄国占93.1.,哥伦比亚占6.1%,美国占0.5%,澳大利亚占0.3%。L.Howe估算,截至1917年1月,世界所产铂族金属(249~342吨)其中约90%来自俄国。
1952年后,加拿大产量显著增加,1936年超过苏联居世界首位。60年代以后,苏联、南非成为最主要的生产者。苏联、南非、加拿大的产量占世界产量的98%以上。1980年世界共产铂族金属205吨。其中南非97.9吨,苏联96.4吨,其他10.7吨(主要为加拿大生产)。1985年世界生产铂族金属230吨,苏联和南非分别为115吨和100吨,合计占世界产量的93%。1986年产量为255吨,苏联和南非分别为124吨和116吨,占世界产量的95%。表17-2为世界在1921~1982年间的铂族金属产量的统计。
目前南非是最大的产铂国,(年产量占世界总产量的三分之二)主要是开采布什维尔德火成杂岩体中的麦伦斯基矿脉。UG-2矿脉因为品位高(3~8g/t,平均约5g/t)受到重视而开采,但其产量随市场供需求及价格情况而变动。波动幅度达三分之一。南非最大的铂公司是吕斯腾堡矿业公矿占7%,另外3%由乌拉尔及远东阿尔丹地区的砂矿提供。
加拿大的产量中,国际镍公司占90%,鹰桥镍公司占9%,铂产量(吨)为:1980年,40;1981年,37;1982年,25;1983年,25。其次是英帕拉公司,相应的年产量(吨)为:30;26;22和21。第三是西铂公司,相应年产量(吨)为:2.6,2.9,3.1和2.5。另外还有兰特矿业公司(年生产能力3.7~5.6吨),阿托克公司(约0.5吨)。南非供应西方所需钯量的1/3,1981年产量29吨。
苏联的产量中,诺里尔斯克共生矿中90%,科拉半岛共生诺兰达铜公司从铜冶炼中回收少量。
许多国家都积极勘探和开发本国的铂族金属资源,但观其资源及生产前景,今后世界铂族金属的供给仍然主要靠南非、苏联,其中南非主要产铂,苏联主要是钯。
中国铂族金属生产
中国在1965年以前仅从有色金属冶炼的副产品中回收数量有限的铂钯。此后,中国建立,并扩大综合回收铂族金属,其产量逐年增长。 砂铂矿或含铂族金属的砂金矿用重选法富集可得精矿,铂或锇、铱的含量能达70%~90%,可直接精炼。
砂铂矿资源日渐减少,且因近代有色金属工业发展,50年代以来铂族金属主要从铜镍硫化共生矿中提取,小部分从炼铜副产品中提取。铜镍硫化共生矿在火法冶金时,精矿中所含的铂族金属90%以上可富集于铜镍冰铜(锍)中。再经转炉吹炼富集成高冰镍后,缓冷、研磨、浮悬和磁选分离,得含铂族金属的铜镍合金。把这种合金硫化熔炼,细磨磁选,以分离铜镍,产出含铂族金属更富的铜镍合金。将此合金铸成阳极,进行电解时,铂族金属进入阳极泥。阳极泥经酸处理后,就可得铂族金属精矿。采用羰基法从镍精矿或铜镍合金制取镍时,铂族留于羰化残渣中,经硫酸处理或加压浸出(见浸取)其他金属后可得铂族精矿。中国金川有色金属公司将含铂族的铜镍合金,再次硫化熔炼和细磨、磁选得到富铂的铜镍合金,用盐酸浸出分离镍,用控制电位氯化法分离铜,然后提取铂族金属。
铂族含量高的高冰镍(如南非的原料),直接用氧压下硫酸浸出,或氯化冶金分离其他金属后获得铂族精矿。铂族精矿可直接溶解、分离、提纯,或先将锇、钌氧化挥发分离后,再分离、提纯其他铂族金属(见镍冶炼过程有价金属的回收)。
在铜的火法冶金和电解精炼过程中,铂族金属和金银一起进入阳极泥。用此种阳极泥炼出多尔银(含少量金的粗银),铂族金属富集于多尔银中。铂族金属在火法炼铅过程中进入粗铅,可用灰吹法除铅得多尔银,铂族便富集其中;如果粗铅加锌脱银,铂族金属富集于银锌壳中,然后脱锌得多尔银。多乐银电解精炼时,为了避免钯损失于电解银中,银阳极的含金量常控制在小于4.5%,同时控制金钯比等于或大于10。若部分钯和少量铂进入硝酸银电解液,可用活性炭吸附,或用“黄药”选择性沉淀加以回收。通常在电解银时,铂族金属富集于银阳极泥中。如铂族金属含量较高,可先用王水溶解阳极泥,然后分别回收;如含量较低,常用硫酸溶解除银,残渣铸成粗金电极,然后电解提金;铂、钯富集于电解母液中,用草酸沉淀金后,用甲酸钠沉淀铂和钯加以回收;富集于金阳极泥中的其他铂族金属可再分离。 铂族金属的提取和精制流程因原料成分、含量的不同而异,典型流程见图。将铂族金属精矿或含铂族金属的阳极泥用王水溶解,钯、铂、金均进入溶液。用盐酸处理以破坏亚硝酰化合物(赶硝),然后加硫酸亚铁沉淀出金。加氯化铵,铂呈氯铂酸铵【(NH4)2PtCl6】沉淀出,煅烧氯铂酸铵可得含铂99.5%以上的海绵铂。分离铂后的滤液,加入过量的氢氧化铵,再用盐酸酸化,沉淀出二氯二氨络亚钯【Pd(NH3)2Cl2】形式的钯,再在氢气中加热煅烧可得纯度达99.7%以上的海绵钯。
经上述王水处理后的不溶物与碳酸钠、硼砂、密陀僧(PbO)和焦炭共熔,得贵铅。用灰吹法除去大部分铅,再用硝酸溶解银和残留的铅,铑、铱、锇、钌富集于残渣中。将此残渣与硫酸氢钠熔融,铑转化为可溶性的硫酸盐,用水浸出,加氢氧化钠沉出氢氧化铑,再用盐酸溶解,得氯铑酸。溶液提纯后,加入氯化铵,浓缩、结晶出氯铑酸铵【(NH4)3RhCl6】。在氢气中煅烧,可得海绵铑。
在硫酸氢钠熔融时,铱、锇、钌不反应,仍留于水浸残渣中。将残渣与过氧化钠和苛性钠一起熔融,用水浸出;向浸出液中通入氯气并蒸馏,钌和锇以氧化物形式蒸出。用乙醇-盐酸溶液吸收,将吸收液再加热蒸馏,并用碱液吸收得锇酸钠。在吸收液中加氯化铵,则锇以铵盐形式沉淀,在氢气中煅烧,可得锇粉。在蒸出锇的残液中加氯化铵,可得钌的铵盐,再在氢气中煅烧,可得钌粉。
浸出钌和锇后的残渣主要为氧化铱(IrO2),用王水溶解,加氯化铵沉出粗氯铱酸铵【(NH4)2IrCl6】,经精制,在氢气中煅烧,可得铱粉。
将铂族金属粉末用粉末冶金法或通过高频感应电炉熔化可制得金属锭。
用溶剂萃取法分离提纯铂族金属的工艺得到应用,常用的萃取剂有磷酸三丁酯(TBP)、三烷基氧膦(TRPO)、二丁基卡必醇(DBC)、烷基亚砜等。
制取高纯铂族金属 一般将金属溶解后,经反复提纯,精制方法有载体氧化水解、离子交换、溶剂萃取和重复沉淀等,然后再以铵盐沉出,经煅烧可得相应的高纯金属。 铂族金属和合金有很多重要的工业用途。过去主要是制造蒸馏釜以浓缩铅室法制得稀硫酸,也曾用铂铱合金制造标准的米尺和砝码。在19世纪中叶,俄国曾制造铂铱合金币在市场上流通。早年在照相术上采用“铂黑印片术”,大量使用铂盐,印出的照片美观而持久,一般已不用此法。
铂族金属及其合金的主要用途为制造催化剂。其活性、稳定性和选择性都好,化学工业上的很多过程(如炼油工业中的铂重整工艺)都使用铂族催化剂。氨氧化制硝酸时,使用铂铑合金网作催化剂。
在铂铑网下增加金钯捕集网以减少铂、铑的损失。钯是化学工业中加氢的催化剂。此外消除汽车排气污染的催化剂用量增长极快。在美国用于汽车排气净化的铂,1978年为60万金衡盎司(1金衡盎司=31.1035克),占总消费量的51.3%,1979年为66万金衡盎司,占66%。
铂铑合金对熔融的玻璃具有特别的抗蚀性,可用于制造生产玻璃纤维的坩埚。生产优质光学玻璃时,为防止熔融的玻璃被玷污,也必须使用铂制坩埚和器皿。1968年国际实用温标规定,在630.74~1064.43℃范围内的测温标准仪器是 Pt-10Rh/Pt热电偶。用于测量13.81~903.89K温域的标准仪器是铂电阻温度计,其电阻器必须是无应变退火后的纯铂丝,100℃时的电阻比(R100/R0)应大于1.39250。
铂铱、 铂铑、 铂钯合金有很高的抗电弧烧损能力,被用作电接点合金,这是铂的主要用途之一。铂铱合金和铂钌合金用于制造航空发动机的火花塞接点。
铂的化学性质稳定,纯铂、铂铑合金或铂铱合金制造的实验室器皿如坩埚、电极、电阻丝等是化学实验室的必备物。铂钴合金是一种可加工的磁能积(即电磁能密度)高的硬磁材料。铂和铂合金广泛用于制造各种首饰特别是镶钻石的戒指、表壳和饰针。铂或钯的合金也可作牙科材料。
铂、钯和铑可作电镀层,常用于电子工业和首饰加工中。银和铂表面镀铑,可增强表面的光泽和耐磨性。
涂钌和铂的钛阳极代替了电解槽中的石墨阳极,提高了电解效率,并延长电极寿命,是氯碱工业中一项重要的技术改进,为钌在工业上使用开辟了新途径。锇铱合金可制造笔尖和唱针。钯合金还用于制造氢气净化材料和高温钎焊焊料等。在化学工业中还使用包铂设备。 铂族金属主要生产国的产量见表2。铂族金属价格波动很大,总的趋势是上涨(表3)。在各部门消耗铂和钯的情况,以美国为例,见表4。
电镀的工作原理为:电镀需要一个向电镀槽供电的低压大电流电源以及由电镀液、待镀零件(阴极)和阳极构成的电解装置。电镀液成分视镀层不同而不同,均含有提供金属离子的主盐,能络合主盐中金属离子形成络合物的络合剂,用于稳定溶液酸碱度的缓冲剂。
电镀过程是镀液中的金属离子在外电场的作用下,经电极反应还原成金属原子,并在阴极上进行金属沉积的过程。因此,这是一个包括液相传质、电化学反应和电结晶等步骤的金属电沉积过程。
扩展资料:
电镀的作用:
1、镀铜:打底用,增进电镀层附着能力,及抗蚀能力。(铜容易氧化,氧化后,铜绿不再导电,所以镀铜产品一定要做铜保护)
2、镀镍:打底用或做外观,增进抗蚀能力及耐磨能力,(其中化学镍为现代工艺中耐磨能力超过镀铬)。
3、镀金:改善导电接触阻抗,增进信号传输。
4、镀钯镍:改善导电接触阻抗,增进信号传输,耐磨性高于金。
5、镀锡铅:增进焊接能力,快被其他替物取代(因含铅现大部分改为镀亮锡及雾锡)。
6、镀银:改善导电接触阻抗,增进信号传输。(银性能最好,容易氧化,氧化后也导电)
参考资料来源:百度百科-电镀
(1)若无外接电源,可能是原电池,然后依据原电池的形成条件分析判断,主要思路是“三看”一看电极(两极为导体且活泼性不同),二看溶液(电极插入电解质溶液中),三看回路(形成闭合回路或两极接触)。
(2)若有外接电源,则可能是电解池或电镀池,当阳极金属与电解质溶液中的金属阳离子相同则为电镀池,其余为电解池。
2、电解规律:
(1)看阳极电极,如果是活泼电极(金属活动性顺序表Ag以前)则电极材料失电子,电极被溶解,溶液中阴离子不失电子。若是惰性电极(Pt、Au、石墨等),则要看溶液中的离子的失电子能力。
(2)判断阴离子放电(失电子)顺序:S2- > I-> Br - > Cl- > OH-> 含氧酸根离子
(3)判断阳离子放电(得电子)顺序:
Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+
(特别注意的是以下阳离子的放电顺序:Fe3+>Cu2+>Fe2+>Zn2+>H+)
1、原电池正负极判断
一是由电极材料或电极反应现象等确定原电池的正负极。
方法一:根据原电池电极材料确定
(1)对于金属——金属电极,通常较活泼的金属是负极,较不活泼的金属是正极。(具体还要看金属在电解质溶液中表现出的活泼性)如原电池:
Fe——Cu——稀硫酸中,Fe作负极,Cu作正极;
Al——Mg——KOH溶液中,Al作负极,Mg作正极。
(2)对于金属——非金属电极,金属作负极,非金属作正极。
(3)对于金属——化合物电极,金属作负极,化合物作正极。
方法二、根据电极反应的本质确定
原电池中,负极向外电路提供电子,所以负极上一定发生失电子的氧化反应,正极上一定发生得电子的还原反应。
方法三、根据电极现象确定
某一电极若不断溶解或质量不断减少,该电极发生氧化反应,通常为原电池的负极,若原电池中某一电极上有气体生成、电极质量不断增加或电极质量不变,该电极发生还原反应,通常为原电池的正极。
2、常见原电池正负极产物判断及电极反应式的书写
对于原电池的电极反应,负极是金属,电极反应为M – ne- = Mn+;正极本身或电解质溶液中具有氧化性的粒子(如H+、金属离子、溶解在溶液中的O2等)在正极上得到电子被还原。注意:在正极反应中究竟什么物质得电子,要根据物质的氧化性的强弱、浓度等情况综合考虑。一般地:
酸性溶液:2H+ + 2e- = H2↑
中性或弱酸性溶液:2H2O + O2 + 4e- = 4OH-
不活泼金属盐溶液:Mn+ + ne-= M
以下对原电池正负极产物进行分类解析
(1)负极反应生成的阳离子与电解质溶液中的阴离子能共存。(一般电解质溶液为酸性)
这类原电池负极反应生成的阳离子与溶液中的阴离子不反应,且电解质溶液中的阳离子得电子能力大于溶解在溶液中的氧气得电子能力,所以电解质溶液中的阳离子得电子,从而在原电池的正极析出。
如:Zn——Cu——H2SO4电池
负极:Zn – 2e- = Zn2+ 正极:2H+ +2e- = H2↑
Zn——C——CuSO4 电池
负极:Zn – 2e- = Zn2+ 正极:Cu2+ +2e- = Cu
(2)负极反应生成的阳离子与电解质溶液中的阴离子不共存。则溶液中的阴离子应写入负极反应式如:铅蓄电池,铅蓄电池两极分别为Pb 、PbO2 、电解质溶液为H2SO4 ,Pb为负极,Pb – 2e- = Pb2+ ,溶液中的SO42-与Pb2+结合生成难溶于水的PbSO4 则电极反应式为
负极:Pb + SO42- - 2e- = PbSO4
正极:PbO2 + 4H+ + SO42- +2e- = PbSO4 + 2H2O
电池的总反应:2PbSO4 + 2H2O PbO2 + Pb + 2H2SO4 (放电为原电池)
(3)若正极上的反应物质是O2,且电解质溶液为中性或碱性,则H2O 必须写入正极反应式中,且O2生成OH- 如:
铝——空气(O2)——海水电池
负极:4Al – 12e- = 4Al3+
正极:6H2O + 3O2 + 12e- = 12OH-
铁——石墨——NaCl 溶液
负极:2Fe – 4e- =2 Fe2+
正极:2H2O + O2 + 4e- = 4OH-
镁——铝——NaOH 溶液
负极:4Al + 16OH- -12e- = 4AlO2- +8H2O
正极:6H2O +3 O2 + 12e- = 12OH-
(4)燃料电池(惰性电极)
①若电解质溶液为中性或碱性,则H2O应写入正极反应式如
氢氧燃料电池(30%的KOH溶液)负极:2H2 + 4OH- - 4e- = 2H2O
正极:2H2O + O2 + 4e- = 4OH-
电池的总反应:2H2 + O2 = 2H2O
甲烷——空气(O2)——KOH溶液 负极:CH4 + 10OH- - 8e- = CO32- + 7H2O
正极:4H2O + 2O2 + 8e- = 8OH-
电池的总反应:CH4 + 2O2 + 2KOH = K2CO3 + 3H2O
丁烷——空气——K2CO3 溶液(CO2 为助燃剂,以具有催化作用和导电性能的稀土金属为电极)
负极:2C4H10 + 26CO32- - 52e- = 34CO2 + 10H2O
正极:26CO2 + 13O2 +52e- = 26CO32-
电池的总反应:2C4H10 + 13O2 = 8CO2 +10H2O
②若电解质溶液为酸性,则H+ 必须写入正极反应式如
氢氧燃料电池(H2SO4)负极:2H2 – 4e- = 4H+
正极:O2 + 4H+ + 4e -= 2H2O
电池的总反应:2H2 + O2 = 2H2O
③若电解质为熔融状态下的液体,则传导的是O2- 如
丁烷——空气——掺杂氧化铱(Y2O3)的氧化锆(ZrO2)晶体
负极:2C4H10 -52e- + 26O2- = 8CO2 + 10H2O
正极:13O2 +52e- = 26O2-
电池的总反应:2C4H10 + 13O2 = 8CO2 + 10H2O
(5)电极反应式的书写方法
在原电池正、负极以及电池总反应方程式的书写时,正、负极电极反应式相加得电池反应式,若已知总反应方程式可以减去较容易写出的电极反应式,从而得到较难写出的反应式。3、常见的原电池
(1)干电池:(锌——锰干电池)
负极(锌筒):Zn – 2e- = Zn2+
正极(石墨):2MnO2 + 2NH4+ +2e- = Mn2O3 + 2NH3 + H2O
电池的总反应:Zn+ 2MnO2 + 2NH4+ = Zn2+ +Mn2O3 + 2NH3 + H2O
(2)锂电池(电解质溶液:亚硫酰氯SOCl2)
负极(锂):8Li – 8e- =8 Li+
正极(石墨):3SOCl2 + 8e- = SO32- + 2S ↓+6Cl-
电池的总反应:8Li + 3SOCl2 = 6LiCl + Li2SO3 +2S↓
(3)铅蓄电池(见电极产物判断)
4、原电池原理应用
(1)制作干电池、蓄电池、高能电池;
(2)比较金属腐蚀的快慢(负极金属先被腐蚀);
(3)防护金属腐蚀(被保护的金属作正极);
(4)比较反应速率(如粗锌与稀硫酸反应比纯锌快);
(5)比较金属活动性强弱(被溶解的负极金属较活泼);
(6)判断溶液pH变化(如发生吸氧腐蚀时,因有正极反应O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-,使溶液pH值升高,正极附近溶液能使酚酞变红)。
(7) 根据电池反应判断新的化学电源的变化,(方法是先分析电池反应中有关物质化合价变化,确定原电池正极和负极,然后根据两极变化分析判断其它指定性质的变化)。
5、金属的腐蚀和防护
(1)金属的腐蚀,金属的腐蚀是指金属原子失去电子被氧化而消耗的过程。通常包括化学腐蚀和电化腐蚀,
①化学腐蚀是金属和非金属与其它物质接触而直接发生氧化还原反应而引起的腐蚀。其腐蚀过程没有电流产生。
②电化腐蚀是不纯金属或合金在电解质溶液中发生原电池反应。电化腐蚀过程有电流形成。
如:析氢腐蚀 在酸性条件下,正极发生2H+ + 2e- =H2↑的反应
吸氧腐蚀 在弱酸性或中性条件下,正极发生2H2O + O2 + 4e- = 4OH-的反应
(2)金属防护方法
① 改变金属内部组织结构,如不锈钢;
② 金属表面覆盖保护层;
③ 电化学保护法。
6、电解池电极产物的判断
根据电解规律分析推断,以电解饱和CuSO4 溶液为例(惰性电极)
通电前:第一步,列出电解质溶液中存在的阴、阳离子(包括电解质和水的电离)
Cu2+ SO42-H+ OH-
通电后:第二步,确定离子移动方向
阴离子向阳极移动,阳离子向阴极移动。即Cu2+ 、H+ 向阴极移动,SO42- 、OH- 向阳极移动。
第三步判断阴、阳两极离子的放电能力
阳极:阴离子失电子能力OH->SO42- 所以OH- 失电子
阴极:阳离子得电子能力Cu2+>H+ 所以Cu2+ 得电子
第四步写出电极反应式
阳极:4OH- - 4e- = 2H2O + O2↑
阴极:2Cu2+ + 4e- = 2Cu
第五步电解结果分析(包括两极现象、水的电离平衡、离子浓度、溶液的酸碱性、p H变化等)
阴极上有红色铜析出,阳极上有气体产生,且生成的气体能使带火星的木条复燃。
由于阳极 O2的放出,使溶液中OH-浓度减小,促进水的电离平衡正向移动,溶液中的H+浓度增大,故pH值减小。
7、用惰性电极电解溶液时各种变化情况分析
(1)电解水型:水、含氧酸、强碱、活泼金属的含氧酸盐(如H2O 、H2SO4 、NaOH、K2SO4 等 )的电解。
阴极:4H+ + 4e- = 2H2↑
阳极:4OH- - 4e- = 2H2O + O2↑
总反应:2H2O 2H2 ↑+ O2↑
(2)电解电解质型:无氧酸(HF除外)、不活泼的无氧酸盐(氟化物除外)(如HCl 、CuCl2 等)溶液的电解。
阴极:2H+ +2e- = H2↑
阳极:2Cl- - 2e- = Cl2 ↑
总反应:2HCl H2 ↑+ Cl2↑
(3)电解水和电解质型:
①活泼金属的无氧酸盐(氟化物除外)(如NaCl)溶液的电解。
阴极:2H+ +2e- = H2↑
阳极:2Cl- -2e- = Cl2↑
总反应:2NaCl + 2H2O 2NaOH + H2 ↑+Cl2↑
②不活泼金属的含氧酸盐(如CuSO4 、AgNO3 等)溶液的电解。
阴极:4Ag+ + 4e- = 4Ag
阳极:4OH- - 4e- = 2H2O + O2↑
总反应:4AgNO3 + 2H2O 4Ag + O2 ↑+ 4HNO3
(4)电解离子化合物(熔融的NaCl 、Al2O3 等)
阴极:2Na + + 2e- = Na
阳极:2Cl- - 2e- = Cl2↑
总反应:NaCl Na + Cl2 ↑
8、电解原理的应用
(1)电镀:应用电解原理,在某些金属(或非金属)表面镀上一薄层其它金属或合金的过程。电镀时,镀件作阴极,待镀金属作阳极,电镀液一般是镀层金属的盐溶液。电镀过程中,电解液浓度不变。
阳极:M – ne- Mn+
阴极:Mn+ + ne- M
(2)精炼铜:以精铜作阴极,粗铜作阳极,电解硫酸铜水溶液,阳极粗铜溶解,阴极析出铜。
(3)制取物质:例如用电解饱和食盐水可制取氯气、氢气和烧碱等。
(4)冶炼活泼金属:例如电解法冶炼钠、镁、铝等活泼金属。
9、有关电解计算的方法规律
有关电解的计算通常是求电解后某产物质量、某气体的体积、某元素的化合价以及溶液的pH值、物质的量浓度等,解答此类题的方法一般有两种:一是根据电解方程式或电极反应式列比例式求解;二是利用各电极线路中转移的电子数目守恒列等式求解。
在原电池和电解池复习过程中,只有熟练掌握原电池、电解池的工作原理和本质区别,才能对原电池及电解过程进行“由静到动”的描述,从而提高分析问题、解决问题的能力。
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原电池 电解池
定义将化学能转变成将电能转变成化学
电能的装置能的装置
见
http://acad.cersp.com/article/1351951.dhtml
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你可以参考下面的一个视频讲解。