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    在前面幾節(jié)里,我們扼要介紹了電離學(xué)說的主要內(nèi)容,并應(yīng)用電離學(xué)說,從本質(zhì)上闡述了電解質(zhì)在溶液里所進(jìn)行的離子間的反應(yīng).在這一節(jié)里,我們將再應(yīng)用電離學(xué)說,研究一下當(dāng)電流通過電解質(zhì)溶液時(shí)所發(fā)生的化學(xué)反應(yīng),以及這種化學(xué)反應(yīng)在工業(yè)生產(chǎn)上的實(shí)際應(yīng)用。

    根據(jù)電離學(xué)說,電解質(zhì)溶解于水后,它的分子或多或少地電離成為帶正電荷的陽離子和帶負(fù)電荷的陰離子,這些離子在溶液里自由地、雜亂地運(yùn)動著(圖4·2(a)）

    如果在電解質(zhì)溶液里插入兩根碳棒(或金屬板),分別用金屬導(dǎo)線和電池(或其他直流電源)的兩個(gè)電極相連接.這時(shí)電解質(zhì)溶液里離子的運(yùn)動,立刻變得很有秩序:帶負(fù)電荷的陰離子向著那根和電池正極相連接的碳棒(我們稱稱做陽極)移動;帶正電荷的陽離子向著那根和電池負(fù)極相連接的碳棒(我們稱做陰極)移動(參看圖4·2(b).當(dāng)陰離子接觸到陽極時(shí),它把多余的電子,遞給了陽極(因陽極是電子缺乏的一極),變成不帶電荷的中性原子;當(dāng)陽離子接觸到陰極時(shí),從陰極獲得了它所缺少的電子(因陰極是電子過剩的一極),也變成不帶電荷的中性原子.帶電荷的物質(zhì)失去它所帶電荷的作用,叫現(xiàn)在我們舉氯化銅(CuC12)溶液為例,來說明當(dāng)電流通過做放電。

    現(xiàn)在我們舉氯化銅（CUC12）溶液為例，來說明當(dāng)電流通過電解質(zhì)溶液時(shí),溶液里的離子在兩個(gè)電極上所發(fā)生的放電作

用。

    在氯化銅溶液里,氯化銅的分子電離成為帶正電荷的Cu++離子和帶負(fù)電荷的Cl-離子：

CUC12==CU+++2C1-

通電時(shí),溶液里的Cut+離子移向陰極,最后在陰極上取得2個(gè)電子變成不帶電荷的銅原子.Cut+離子在陰極上的放電作用可用下式表示:
Cu+++2e=Cu

由此生成的銅原子,附著在陰極表面上。經(jīng)過一定時(shí)間后,在陰極上就能形成一層銅的薄層。
    同時(shí),溶液里的CIT離子移向陽極,在陽極上放出它所多余的電子,變成不帶電荷的氯原子.以后,每2個(gè)氯原子又相互結(jié)合成為氯分子,從陽極放出,CI廠離子在陽極上的放電作用可用下式表示:
2C1-=2C1+2E (3)

 2C1=C12↑  （4）

    把上述(1)、(2)、(3)、(4)四個(gè)式子加在一起,并加以簡化后,就可以看出當(dāng)電流通入氯化銅溶液時(shí)所起化學(xué)反應(yīng)的總的結(jié)果是:
電流
CuCl2=電流=Cu(沉積在陰極上)+Cl2↑(自陽極放出)

 很顯然,這個(gè)反應(yīng)是屬于分解反應(yīng)類型的的.象這樣由于電流的作用而引起的分解反應(yīng),稱做電解。
     氯化銅溶液的電解產(chǎn)物,很容易從下述實(shí)驗(yàn)觀察得到.實(shí)驗(yàn)裝置如圖4·3所示:在一個(gè)U形管里裝入氯化銅溶液,用兩根石墨棒做電極分開插入U(xiǎn)形管的氯化銅溶液里.然后接通直流電源,不久就可看到陰極表面上沉積有一層赭紅色的銅的薄層;陽極上附有許多微小的氣泡,并逐漸有氣體放出,如果用一條過淀粉碘化鉀溶液的濾紙放在B管管口,濾紙立即顯現(xiàn)很深的藍(lán)色,證明B管處有氯氣放出①。

    之前講到電解水時(shí),在兩個(gè)電極小的氣泡(鉑片)上分別放出氫氣和紅色的氧氣.因?yàn)樗菢O弱的電的薄晨解質(zhì),它的導(dǎo)電能力很很差,所以在電解水時(shí),常在水里加入少量的碗硫酸(或氫CC2溶液氧化鈉).這樣,溶液里除了含有由水電離生成的少圖4·3電解氯化銅溶液的實(shí)驗(yàn)量的H十離子和OH離子外,還含有由硫酸電離生成的互離子和SO4--離子(如果加入的是NaOH,則含有Na+離子和OH離子).當(dāng)通入電流時(shí),溶液里帶負(fù)電荷的OH離子和

SO4--離子都向陽極方向移動,但由于OH--離子比SO4--離子更加容易放出它所多余的電子,因此實(shí)際上只有OH離子在陽極上放出電子,變成不帶電的OH原子團(tuán),這種不帶電的OH原子團(tuán)是極不穩(wěn)定的,它生成后立刻分解放出氧氣,從陽極放出;溶液里帶正電荷的H+離子,向陰極方向移動,并在陰極上獲得它所缺乏的電子,變成不帶電荷的氫原子,然后,每2個(gè)氫原子又結(jié)合成為氫分子,從陰極放出(如果加入的是NaOH,溶液還有帶正電荷的Na+離子,它雖也向陰極移動,但由于它比H離子難結(jié)合電子,因此它實(shí)際上不能在陰極上放電).電解水的全部反應(yīng)可以用如下化學(xué)方程式來表示：

 

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①氯氣和濾紙上的碘化鉀反應(yīng),使碘游離出來,它立即跟淀粉反應(yīng)而產(chǎn)生深藍(lán)色。

 

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這就是電解水的總的化學(xué)方程式①。
    電解在工業(yè)上的應(yīng)用很廣,它可以用來制取某些活潑的金屬.例如,電解熔融狀態(tài)的氫氧化鈉時(shí),可以制得金屬鈉(詳見第三冊第二章);電解熔融狀態(tài)的氧化鋁時(shí),可以制得金屬鋁(詳見第三冊第四章)等等。
    電解某些化合物的溶液,可以制得許多重要的工業(yè)原料.例如,電解食鹽溶液可以得到氯氣、氫氣和氫氧化鈉三種產(chǎn)物,它們都是化學(xué)工業(yè)上的重要原料。
    利用電解的方法,還可以在某些金屬的表面上涂上一層在空氣里不容易發(fā)生變化的金屬,例如鍍鎳、鑊銀、鍍金等這樣,不僅可以保護(hù)金屬屬,防止它在空氣里發(fā)生銹蝕,而且可以增加美觀,這種方法在工業(yè)上叫做電鍍。
   電鍍的原理和操作方法,和前述的電解基本上是一樣的。
   例如在銅器上鍍銀時(shí),先把一塊銀板和待鍍的銅器②(例如銅匙)

 

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①從這個(gè)方方程式可以看出,在電解含有少量硫酸或氫氧化鈉的水時(shí),溶液里的硫酸或氫氧化鈉并不被電解。

②待鍍的銅器必須先放在堿溶液里煮沸,以除去表面油污,再浸在酸溶液除去表面的氧化物.然后再用清水沖洗干凈,方能應(yīng)用。

 

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一起浸在硝酸銀溶液①里.銀板和直流電源的正極相連;待鍍的銅器4·4).硝酸銀是一種電解質(zhì),接電源的負(fù)極和直流電源的負(fù)極相連(圖4.4）硝酸銀是一種電解質(zhì)，它在溶液里電離生成Ag+離子和NO3-離子.當(dāng)通電時(shí),Ag+離子移向陰極(銅器),并在陰極上放電變成銀原子,附著在銅器的表面上,形成一層很薄的、致密覆蓋著的銀層;NO5離子移向陽極(銀板),但是NO5離子很不容易放出它所多余的電子,因此陽極所需的電子,將不能從NO8離子的放電而取得而是通過陽極(銀板)本身的溶解,即

Ag=Ag+e

因此,在銅器上鍍銀時(shí)兩極上所發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)是

(1)Ag+離子在陰極(銅銅器)上放電

Ag++e=Ag

產(chǎn)生的銀沉積在陰極表面上。

(2)陽極(銀板)溶解,并以Ag離子的形式進(jìn)入溶液:

Ag=Ag++e

這樣就補(bǔ)償了溶液里因在陰極上放電而減少的Ag+離子,使溶液里的硝酸銀濃度保持恒定不變。

    由此可以看出,電鍍銀的總的反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是:作為陽陽極的銀通過電解質(zhì)溶液;鍍在作為陰極的銅器表面上,即:

‍Ag(陽極溶解)  =   Ag(沉積在陰極表面)

    利用電解的方法還可以把粗銅精煉成為純銅。
    用一塊薄的純銅板做陰極,一塊厚的粗銅板做陽極,把它們一起浸在硫酸銅溶液里,然后通電,溶液里的Cut+離子移向陰極并在陰極上放電：

 

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①用硝酸銀做電解液時(shí),陰極上銀析出太快,致使鍍面不均勻.為了克服這個(gè)缺點(diǎn),通常在硝酸銀溶液里加入少量的氯化鉀溶液.剛加氰化鉀溶液時(shí),有自色沉淀產(chǎn)生,繼續(xù)加入,沉淀就會溶解,這樣就制得了鍍銀的電解液。

 

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‍Cu+++2e=Cu‍

產(chǎn)生的銅逐漸沉積在陰極上,使純銅板漸漸變厚.

    同時(shí),溶液里的SO二離子移向陽極,由于SO離子很不容易放出它所多余的電子,因此陽極所需的電子,將通過陽極(粗銅)本身的溶解,即

Cu=Cu+++2e

而獲得。

    和前述電鍍銀的情況相似,在電解過程中,陽極(粗銅板)逐逐漸溶解,陰極(純銅板)則由于銅的不斷沉積而逐漸變厚,而電解質(zhì)溶液硫酸銅的濃度則保持不變。因此,精煉銅的總的反應(yīng)是：

Cu(陽極溶解) = Cu(沉積在陰極上)

   這樣所得的銅,稱做電解銅,它的純度達(dá)99.99%,可以用來制造電線、電纜等導(dǎo)電用具①。