Question

电化学溶解

Answer 1

金属硫化矿物在一定条件下可被溶解，溶解的方式可是机械溶解、化学溶解、生物溶解及电化学溶解等，而埋藏较深的金属硫化矿物则大多以电化学溶解为主。

什么是电化学溶解呢?对原电池来说，现以丹尼尔电池为例(图2-1)，当用导线将两个电极接通，在两极上将进行如下反应：

锌极(负极或阳极)Zn→Zn²⁺+2e

铜极(正极或阴极)Cu²⁺+2e→Cu

图2-1 丹尼尔电池示意图

(据江琳才，1979)

在锌极上锌原子放出电子被溶解而变成Zn²⁺进入溶液，锌电极上积累的电子通过导线而流到铜电极上使Cu²⁺在铜电极上接受电子而析出金属铜。对于原电池，如电极参与电极反应，则在电池工作过程中，负极发生氧化反应而被溶解，即通常所说的阳极溶解。

对于电解池来说，当电解池上的外加电压由小到大逐渐变化时，可以造成电解池阳极电位逐渐升高，同时也造成阴极电位逐渐降低。从整个电解池的角度来说，只要外加电压加大到分解电压的数值，电解反应即开始进行；从各个电极的角度来说，只要电极电位达到对应离子的“析出电位”，则电解的电极反应即开始进行。各种离子的析出电位可通过公式计算。

对阴极反应，在阴极上发生的是还原反应，即金属离子还原成金属或H⁺还原成H₂。由于各种金属的过电位一般较小，可近似地用φ_可逆代替析出电位，但对气体反应，特别是氢气的生成其析出电位一定要把过电位考虑进去。如果电解液中含有多种金属离子，则电极电位越高的离子，越易获得电子而还原成金属。

对阳极反应，在阳极发生的是氧化反应。析出电位越低的离子，金属越易在阳极上放出电子而被氧化。

如果阳极材料是Pt等惰性金属，它在电解过程起到惰性电极作用。电解时的阳极反应只能是负离子或低价金属离子放电，即Cl^-、Br^-、I^-、OH^-或Fe²⁺等离子被氧化成Cl₂、Br₂、I₂、O₂和Fe³⁺。如电极材料是Zn、Cu或金属硫化产物，则电解时阳极反应可能是电极溶解为金属离子，即通常所说的阳极溶解，当然阳极反应还可能是OH^-等负离子放电生成O₂。