电解冶金原理复习题

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1、电解冶金原理复习题1、金属电解提取与电解精炼有哪些异同。答：异：电解提取（不溶阳极电解）采用Pt、Pb、石墨或其它电化学稳定（化学惰性）的材料作阳极；电解精炼以被精炼的粗金属作阳极。电解提取是通过电解从化合物溶液中提取金属的方法；电解精炼通过电解使金属得到提纯的方法。同：以（被提取）纯金属作阴极以金属盐溶液作电解液2、水溶液电解冶金中，阴极通常发生哪些反应？反应通式如何表示？答：析出固态金属Mn++ne=M析出氢气不形成新相的氧化还原反应（氧化态与还原态均存在与电解液中）3、阴极析出杂质金属有何害处？答：它将降低阴极产品的

2、纯度它将恶化阴极沉积物的结构使阴极电流效率下降4、为什么粗金在水溶液中不能进行电解精炼，而在盐酸溶液中能够进行？答：故金在水溶液中不能实现阳极氧化溶解，因而不能进行电解精炼。在盐酸溶液中，金可络合溶解，从而使粗金的电解精炼成为可能：故能进行电解精炼。5、金属络合物电解时为何可以得到细密的阴极沉积物？答：溶液中络离子比较稳定，配位体与金属离子间相互作用较强，要使络离子变形或转化为活化络合物所需要的能量较大，所以电解稳定常数较高的络离子时，需要较高的活化能而使阴极极化较高，有利于生成较多的晶核，而获得较细小和紧密的结晶。1、金

3、属从溶液中电解析出所需能量包括哪几部分？答：必须提供的能量有以下三个部分：1、阴极电位必须移动至在该电解液中可能开始析出金属的平衡电位（热力学必要条件）2、必须向金属离子提供传质和放电所需要的活化能。这就是要求将电位移动到比其平衡电位更负的数值。（电化学还原动力学条件）3、必须提供因金属析出生成新的界面所消耗的能量。因此就必须使电极极化至更负的数值（结晶动力学条件）。2、电极的极化如何影响金属电结晶过程？答：在一定范围内，若极化值愈大，则愈有利于生成较多的晶核，而获得较细小和紧密的结晶。反之，若极化值较小，则生成的晶核数较

4、少，放电的金属主要用于晶体的成长，则将获得粗大、甚至多孔和枝状的阴极沉积物。3、金属水溶液电解时，为何通常需要加添加剂？添加剂的作用原理是什么？答：添加剂可改善阴极沉积物的物理质量——获得光滑、致密、平整的阴极产物。作用原理为吸附理论：添加剂加入到电解液中后，在阴极表面被吸附，并形成一层吸附膜，金属离子阴极放电要穿透该膜，使电荷转移过程的阻力增大，导致电极过程所需的活化能增大，电极极化加大，使沉积物变细。4、要使添加剂有效发挥作用，必须满足什么条件？答：1）在电解时，阴极的实际极化电位范围内能有效地吸附。2）表面活性剂（吸

5、附以后）对阴极过程的阻化作用要适当。若太小，则起不到细化晶粒、平整的作用；太大，则有可能使金属无法析出，或电流效率降低太多。3）在电解过程的阴、阳极极化电位范围内表面活性物质不发生电化学氧化或还原，如发生，则其产物必须对阴极过程起阻化作用。4）在络合物电解时，离子型表面活性剂（添加剂）的带电符号应与金属络离子相同，否则，起不到阻化作用。5）所加添加剂在阴极吸附后，不能过多地降低氢析出的超电压，否则，导致电流效率下降及沉积金属产物的氢脆。6）为了尽可能避免表面活性剂进入沉积金属内部，因而表面活性剂的脱附速度应比新晶核成长的速

6、度要快，即：吸附－脱附速度＞电结晶速度10、电解精炼时，阳极中金属杂质的行为如何？答：1）负电性金属杂质与主金属一起阳极溶解而积累于电解液中；2）正电性：Ⅰ、与主金属成共晶——杂质不溶，留在阳极或进入阳极泥；Ⅱ、与主金属组成共固溶体：A)φa<φi溶时，杂质进入溶液后马上被主金属置换而转入阳极泥。B)φa<φi溶时，杂质能稳定留在溶液中，并在阴极析出而降低阴极产品的纯度。11、电解时的能耗和阳极过程是否有关，为什么？答：有关。不管是电解精炼，还是电解沉积（电解提取），槽电压的大小为：V槽=φa-φk+IR内+IR；即槽电压

7、的大小，直接与阳极电位有关。而w=1000V槽qηT%×KWh/T；为使能耗降低，希望φa降低。12、水溶液电解时，阴极析氢对电解过程有何影响？答：1）消耗电能，使阴极电流效率↓，单位产品的直流电耗W↑；2）氢的析出，往往影响阴极沉积物的结构，甚至造成氢脆；3）降低电解液中的酸度，为此要消耗大量的酸。13、电解时，阴、阳极通常发生哪些气体电极过程？答：在阴极上可能发生的气体电极过程有：在酸性溶液中：2H++2e=H2在碱性溶液中：2H2O+2e=H2+2OH-在阳极上可能发生的气体电极过程有：在酸性溶液中：2H2O-4e=

8、O2+4H+在碱性溶液中：4OH--4e=O2+2H2O在氯化物溶液中：2Cl--2e=Cl214、按照电解时所用原料的不同，熔盐电解沉积分为哪几类？答：1）氯化物电解——以金属的氯化物为原料，以该金属氯化物与碱金属、碱土金属的氯化物混合熔融盐作电介质进行电解。2）氧化物电解——原料是金属氧化物，以金属