电子学/电解
电解涉及电场和电子通过液体的运动。
电解是使用电能分解某些类型物质的过程。可以分解的物质类型是离子物质。这仅仅意味着它们是由带电离子而不是中性原子构成的。{记住离子只是一个带正电或负电荷的原子}。常见的食盐氯化钠就是一个离子物质的例子。钠原子带正电，氯原子带负电。通常写成 Na+Cl-。
Q1) 在元素周期表中查找，钠的符号是 Na 还是 Cl？
正如你可能已经知道的那样，如果你学习过金属模块，盐是由酸和碱结合形成的任何物质。酸、碱，因此所有盐都是离子性的。
Q2) 以下哪种物质可以被电能分解：氯化钠、硫酸铁、硝酸铜？
| 文件:Simple electrolysis setup.png |
| 液态电解质连接 到电池或电源。 电极不能接触！ |
大多数离子化合物在室温下不是液体。这是一个问题，因为离子需要能够移动才能使电流流动。这可以通过熔化来实现。看看右侧显示的电路设置。电极只是连接到电池的两个碳棒。连接到正极的电极称为阳极。连接到负极的电极称为阴极。
例如考虑溴化铅化合物。这种化合物在室温下是固体，但在本生灯火焰上可以熔化。所以你需要做的是把一些溴化铅放入烧杯中。把烧杯放在三脚架上，上面放一个本生灯。熔化溴化铅，然后插入电极，并将电源设置为 2V。你会看到阳极上形成一层银色的纯铅涂层，而溴在阴极上形成。电流会持续流动，直到所有的溴化铅都被转化为铅和溴。
Q3) 分解溴化铅这样的化合物需要能量。这种能量来自哪里？
Q4) 预测如果电解质是氯化铜，你将在阳极和阴极上得到什么产物。
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| 溴原子（蓝色） 每个原子（绿色）向阳极释放 2 个电子。 |
阳极是正极。它吸引带负电荷的离子，因为异性相吸。溴离子穿过熔体，直到到达阳极。一旦到达那里，它们就会放弃两个额外的电子，变成溴原子。
Br2- --> Br + 2e-
电子沿阳极向上流动，到达电池的正极。
阴极是负极。它吸引带正电荷的离子。金属离子总是带正电荷，因此铅离子穿过熔体，直到到达阴极。一旦到达那里，它们就会从阴极获取两个电子。电子从电池的负极沿阴极向下流动，到达铅离子。
Pb2+ + 2e- --> Pb
Q5) 固体离子物质不导电，也不能被电能分解。你认为这是为什么？
在溴化铅的实验中，你看到铅沉积在阴极上。如果你实际进行实验，你会看到铅覆盖了阴极。在本节中，我们将研究在给定时间内有多少金属会覆盖阴极。
一位科学家进行了以下实验。
- 一个铜阴极被仔细清洁并精确称重。
- 它与一个阳极一起被放置在硫酸铜溶液中。
- 它通过电流表连接到可变电源。
- 电流持续流动一段时间，然后将阴极取出并再次称重。
他的结果是
| 电流 /A | 时间 /s | 沉积的铜质量 /g |
| 1 | 3000 | 1.0 |
| 2 | 3000 | 2.0 |
| 2 | 1500 | 1.0 |
| 1 | 1500 | 1.0 |
从结果可以看出，沉积的总铜量取决于电流和流动时间。这是因为可以从离子中产生的铜原子数取决于流动的总电荷量。电荷的单位是库仑。
1 库仑是 1 安培电流流动 1 秒时的电荷量（参见GCSE 科学/测量电能
Q6) 查看上面的结果表。当 1A 电流流动 3000 秒时，沉积了多少铜？
Q7) 你预测如果 1A 电流流动 6000 秒，会沉积多少铜？
Q8) 如果 2A 电流流动 12000 秒，会沉积多少铜？
在学习本节之前，请咨询你的老师，看看你是否需要.
在本模块的前面，你已经了解到，离子必须能够移动才能进行电解。如果离子是固定的{例如在固体中}，它们无法移动，电流将无法流动。我们已经研究了如何通过熔化电解质来释放离子。另一种实现这一点的方法是将电解质溶解在水中。这种方法的问题是，会有不止一种类型的离子存在。
水部分分解成离子{这就是为什么它是离子化合物的良好溶剂}。它分解成氢离子和氢氧根离子。
H2O --> H+ +OH-
因此在阴极处会存在两种离子。来自水的金属离子和氢离子。实际上在阴极处产生哪种元素取决于金属的活泼性。如果金属非常活泼，例如钾或钠，那么就会产生氢。如果金属不活泼，例如银，那么就会产生金属。{我希望你在低年级学习过置换反应}。为了确定哪种离子会获胜，是金属还是氢，在金属活动性顺序表中比较它们的活泼性。最活泼的金属不会在阴极处产生。
在阳极处也会发生类似的情况。氢氧根离子{来自水}通常在阳极处放电，最终产生氧气。
OH- --> OH + e-
4OH --> 2H2O + O2.
这对大多数物质都是正确的，但如果离子是溴、氯或氟{即卤素}，那么就会产生卤素。{你不太可能需要记住这一点，只需要理解它}
Q9) 氯化钠溶解在水中并进行电解。解释你在每个电极处看到的现象。
| 总结 |
| 只有离子物质才能被电解分解 |
| 离子化合物需要被熔化或溶解在水中，以便离子能够移动 |
| 带正电的离子被吸引到阴极，在那里它们从电极获取电子 |
| 带负电的离子被吸引到阳极，在那里它们向电极释放电子 |