电解池PPT

判断阳极材料及阴阳两极附近离 (后电解) 子种类及离子放电顺序
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根据阳极氧化、阴极还原分析得出产物

书写电解方程式的注意事项
1.首先看阳极材料，若阳极是活性电极阳极本身失去电子
被氧化，若阳极是惰性电极，阴离子在阳极放电。
2.电极反应式要注意溶液的酸碱性对书写的影响；要注意
两边的电荷要守恒（电子看作负电荷）
第四章 电化学基础
第三节 电解池

氢

氧

气

气

—

+

电解

电解水 ：2 H2O

2 H2 ＋ O2

一、电解原理
1、电解的概念：使电流通过电解质溶液（或熔融电解质）而在阴 阳两极引起氧化还原反应的过程（一般是一个非自发的氧化还原 反应） 。 2、电解池的概念：把电能转变为化学能的装置，又称电解槽。 3、构成：直流电源、两个电极、电解质溶液或熔融态电解质

复原
通入 适量 HCl

第七组：电解CuSO4

阳极

阴极

氧 气

铜

实例

电极反应

浓 PH 复原 度值

CuSO4

阴极(Cu2+ H+): 2Cu2++ 4e-=2Cu
↑ 阳极(SO42- OH-) :4OH-- 4e- = 2H2O+O2 减小

减 小

电解

2CuSO4+2H2O

2Cu +O2↑+2H2SO4

加适量 CuO 固体
阴离子失电子，放电 还原性强的先失电子
2 Cl- - 2e- = Cl2↑ (氧化反应)
惰性电极：石墨、金、铂 活性电极：石墨、金、铂
以外的金属

4、放电顺序：
阴极(还原反应)：氧化性强的阳离子先得电子
Ag+>Fe3+>Cu2+>H+Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+> Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+

硫酸铜溶 液
电镀铜原理

待镀件

阴极：待镀金属制品

电镀液：①含有镀层金 属的电解质（硫酸铜溶液）

②电镀液浓度不变

3、铜的电解精炼
一般火法冶炼得到的粗铜中含有多种杂质（如锌、铁、镍、 银、金等），这种粗铜的导电性远不能满足电气工业的要求， 如果用以制电线，就会大大降低电线的导电能力。因此必须利 用电解的方法精炼粗铜。

阴极(H+ Na+) :4H ++ 4e- = 2H2 ↑ 阳极(OH- SO42-): 4OH-- 4e- = 2H2O+O2 ↑ 变大
通电
2H2O == 2H2 ↑+O2 ↑

不加 变 H2O

第四组：电解HCl溶液

阳极

阴极

氯气

氢气

实例
HCl

电极反应

浓度 PH 值

阴极( H+)：2H++ 2e-= H2↑

结论 1. 通电后发生了氧化-还原反应 ;

2.外加电流的作用是这种化学变化的根本原因。

原理分析：
成CuC2＋uC和lC2是l－强。电Cu解Cl质2 且电离易溶C于u2＋水＋，在2C水l－溶液中 电离 生 通电前，Cu2＋和Cl－在水里 自由 地移动着；
通电后，这些自由移动着的离子，在电场作用下， 改作定向移动。溶液中带正电的Cu2＋向阴极移动，带负 电的 Cl- 向阳极移动。在阴极，铜离子获得电子而还 原成铜原子覆盖在阴极上；在阳极，氯离子失去电子而 被氧化成氯原子，并两两结合成氯分子，从阳极放出。

练习  1、分析下图，哪个是原电池，哪个是电解池。

2、下列说法或实验现象的描述不正确的是 （ B） A．把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中， 铜片表面出现气泡
B．把铜片插入氯化铁溶液中，在铜片表面出 现一层铁
C．把锌粒放入盛有盐酸的试管中，加入几滴 氯化铜溶液，气泡放出速度加快
D．与电源负极相连的是电解槽的阴极

不活泼金属 的含氧酸盐

CuSO4

阳极:4OH- - 4e- = O2↑+2H2O 阴极:2Cu2++4e- = 2Cu

增大 减小

溶液复原 方法
H2O
HCl CuCl2 HCl CuO

活泼(除PtAu外)金属做阳极：
例：铁做阳极电解氯化钠溶液
阳极：Fe-2e-=Fe2+
阴极(Na+ H+):2H ++ 2e- = H2 ↑
电解 Fe+2H2O===Fe(OH)2 +H2 ↑

二、电解原理的应用

1、氯碱工业（电解饱和食盐水以制造烧碱、氯气和氢气的工业）
食盐水中存在的离子：

Na+ 、Cl- 、H+ 、OH-
离子放电顺序： 阳离子 H+ ＞ Na+ 阴离子 Cl- ＞ OH-
电极反应： 阳极 氧化反应 阴极 还原反应

阳极

阴极

Cl- H+ OH- Na+

阳极： 2Cl - －2e- == Cl2↑ 阴极： 2H+ + 2e- == H2 ↑ 总反应： 2NaCl+2H2O 通电

2NaOH +Cl2↑+H2 ↑

电解饱和食盐水反应原理
在U型管里装入饱和食盐 水，用一根碳棒作阳极， 一根铁棒作阴极。接通直 流电源
思考:
（1）电解池的两极各产生什么现象? 若在两极附近均滴加酚酞试液，会 有什么现象? （2）怎样初步检验两极产物的生成? （3）结合教材，分析产生这种现象 的原因。
负极连接，浸入U型管的CuCl2溶液中 ，再接通12V直流 电,观察现象。约3～5min后切断电源。 2.若碳棒表面有气泡产生,如何设计实验检验是－什－么气体?
3.将电极取出，仔细观察其顶端和周围有什么变－化－？
与电源正极相连的碳棒有气泡产生，且有刺激 性气
阳极— 味，能使湿润的KI－淀粉试纸变蓝 Cl2 阴极— 与电源负极相连的碳棒上有红色的固体析出 Cu

阴极上的电极反应式是 Cu2+ +2e－＝Cu

。

例：如图：B为铜电极，A、C、D均为碳棒，已 知通电后，E点变蓝，回答下列问题：
 (1)E点变蓝的原因： ____________________________________
_在__阳__极__失__电__子__生__成_I_2_， 淀粉遇I2变蓝色

阳极：6O 2- －12e- = 3O2↑

阴极： 4Al 3+ + 12e- = 4Al

总反应： 2Al2O3(熔融)

通电
冰晶石

4Al + 3O2 ↑

电解池小结
1、电源、电极、电极反应关系
与电源正极相连

阴离子移向 阳离子移向

阳极 阴极

发生氧化反应 发生还原反应

与电源负极相连
2、电解原理的应用：氯碱工业、电镀、电冶金

实验装置

淡盐水
阳极 金属钛网

Cl2 +
Cl2

H2 －

H+ Na+

NaOH溶液
阴极 碳钢网

Cl—

OH—

阴

阳

极

极

室

室 精制饱和

离子交换膜

NaCl溶液

H2O（含少量NaOH）

氯碱工业:离子交换膜法制烧碱

（1）生产设备名称：离子交换膜电解槽

阴极：碳钢

阳极：钛

阳离子交换膜：只允许阳离子通过(Cl－、OH－离子和气

浓度
减小

PH 复原 值
增 加适量 大 CuCl2
晶体

第六组：电解NaClBiblioteka Baidu

阳极

阴极

氯

氢

气

气

实例

电极反应

浓度 PH 值

阴极(Na+ H+):2H ++ 2e- = H2 ↑ NaCl 阳极(Cl- OH-): 2Cl-- 2e- = Cl 2 ↑

减小

增 大

电解

2NaCl+2H2O

2NaOH+H2 ↑+Cl2 ↑
 (2)电源N为____正____极；
 (3)通电一段时间后，A、B、C、D电极上生成
(或消耗)的物质的物质的量之比为__2_:2_:_4_:_1_。


3.标明条件：通电或电解。
4.电解反应是一个氧化还原反应，是被外界强迫发生的
反应一般形式为：弱氧化剂+弱还原剂 = 强氧化剂+强还 原剂

1. 写出用石墨电极电解硫酸铜溶液的电极反应式及总离 子反应式

阳极 4OH-－4e- = 2H2O+O2↑

阴极 2Cu2++4e- = 2Cu

总反应式

电解 2Cu2++2H2O===2Cu+4H++O2 ↑

第一组：电解H2SO4

阳极

阴极

氧

氢

气

气

实例

电极反应

浓度 PH 值

H2SO4

阴极(H+ ) :4H ++ 4e- = 2H2 ↑
阳极(OH- SO42-): 4OH-- 4e- = 2H2O+O2 ↑ 变大

变 小

通电

2H2O == 2H2 ↑+O2 ↑

复原
加 H2O

第二组：电解NaOH

阳极

阴极

氧

氢
与电源正极相连------阳极
与电源负极相连------阴极
注意：导电过程就是电解过程。
阴极不参与电解反应；

实验 如图甲所示，将用导线连接在一起的

步骤

两根石墨碳棒插入盛有CuCl2溶液的
U型管中，观察现象。

实验 现象

无现象

结论 没有且不能自发发生化学反应

甲

播放

碳

棒

乙

实验 步骤
实验 现象

1.如图乙所示，将两根石墨棒分别跟直流电源的正极和
只在熔融状态下放电，在水溶液中永远不放电。
注：电镀时通过控制条件， Fe2+和Zn2+得电子的能力强于H+
阳极(氧化反应) ：还原性强的阴离子先失电子
金属（除Pt、Au） > S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根>F－ 金属阳极先放电，离子后放电

总结：分析电解反应的一般思路： 明确溶液中存在哪些离子 (先电离)

气

气

实例

电极反应

浓 PH 度值

NaOH

阴极(H+ Na+) :4H ++ 4e- = 2H2 ↑ 阳极(OH- ): 4OH-- 4e- = 2H2O+O2↑ 变大
通电

变 大

2H2O == 2H2 ↑+O2 ↑

复原
加 H2O

第三组：电解Na2SO4

阳极

阴极

氧

氢

气

气

实例

电极反应

浓度 PH 复原 值

Na2SO4

电解质溶液用惰性电极电解的示例：

电解 类型
仅溶剂 水电解
仅溶质 电解
溶质和 溶剂同 时电解

举例

物质类别

实例

电极反应

溶液pH 变化

含氧酸
强碱
活泼金属的 含氧酸盐

H2SO4

阳极:4OH- - 4e- = O2+2H2O 产物为O2和H+

NaOH

阴极:4H+ + 4e- = 2H2↑

Na2SO4

产物为H2和OH-

纯铜

粗铜含杂质(Zn
阳极：Zn
Fe Ni Cu Ag Au

Fe Ni Ag Au 等) Zn -2e- → Zn2+ Fe -2e- → Fe2+ Ni -2e- → Ni2+ Cu -2e- → Cu2+
阳极泥

CuSO4溶液 阴极: Cu2+ + 2e- → Cu 思考：电解完后，CuSO4溶液的浓度有何变化？

例：在50mL 0.2mol/L的硫酸铜溶液中插入两个电

极，通电电解(不考虑水分蒸发)，则：

⑴若两极均为铜片，试说明电解过程中溶液溶 质浓度将怎样变化 不变 。

⑵若阳极为纯锌，阴极为铜片，阳极反应式是

Zn －2e－＝Zn2+

⑶如果两极均为铜片且不考虑H+在阴极上放电

当电路中有0.01mol电子通过时，阴极增重 1.28 g，

减小 增大 不变

无氧酸

HCl

不活泼金属的

无氧酸盐

CuCl2

阳极:2Cl- - 2e- = Cl2↑ 阴极:2H++2e- = H2↑ 阳极:2Cl- - 2e- = Cl2↑ 阴极:Cu2++2e- = Cu↓

增大 增大

活泼金属的无 氧酸盐

NaCl

阳极:2Cl- - 2e- = Cl2↑ 阴极:2H++2e- = H2↑

阳极(Cl-OH-) : 2Cl--2 e- =Cl2 ↑ 减小

增 大

电解

2HCl

Cl2 ↑ + H2 ↑

复原
通入 适量 HCl

第五组：电解CuCl2

阳极

阴极

氯 气

铜

实例

电极反应

CuCl2

阴极(Cu2+ H+)：Cu2++ 2e-=Cu
阳极:(Cl- OH-) : 2Cl--2 e- =Cl2 ↑ CuCl2 电解 Cu+Cl2 ↑

4、电冶金（使用电解法冶炼像钠、钙、镁、铝等活泼金属的 方法）

制取金属钠

电解熔融状态的氯化钠。

阳极：2Cl - －2e- == Cl2↑ 阴极： 2Na+ + 2e- == 2Na

总反应： 2NaCl(熔融) 通电 2Na + Cl2 ↑

电 解 熔 融 氯 化 钠 制 钠

制取金属铝

电解熔融状态的氧化铝

体不能通过)，把电解槽隔成阴极室和阳极室。

（2）离子交换膜的作用：

a、防止氢气和氯气混合；

b、避免氯气和氢氧化钠反应生成 ，而影响氢氧化钠的 产量。

2、电镀（在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的方法）

阳极：镀层金属 阴极：待镀金属制品 电镀液：含有镀层金属的电解质
铜片
电镀铜
阳极：镀层金属（纯铜板）

阴极： Cu2＋ ＋ 2e－＝ Cu

阳极： 2Cl－－ 2e－ ＝ Cl2↑

通直流电

或电解

电解CuCl2溶液的化学反应方程式：CuCl2 == Cu＋Cl2↑

e-
阴极
阳离子得电子，放电 氧化性强的先得电子 Cu2+ + 2e- = Cu
(还原反应) 总反应：
电解
CuCl2 Cu +Cl2↑

e-
阳极