电解池的工作原理及应用(精华版)

比较原电池与电解池的异同点。 原电池
定义 形成 条件 电极 名称 电极 反应
化学能转变成电能的装置。 自发的氧化还原反应
①活动性不同两电极 ②电解质溶液 ③形成闭合回路 负极：较活泼金属； 正极：较不活泼金属(或能导 电的非金属等) 负极：氧化反应 正极：还原反应
电解池
将电能转变成化学能的装置。非 自发的氧化还原反应 ①两电极接直流电源 ②电极插入电解质溶液 ③形成闭合回路 阳极：电源正极相连 阴极：电源负极相连
电解CuCl2溶液的分析
阳极 阴极
氯 气
实例 电极反应
铜 浓度 PH 值 复原
Cห้องสมุดไป่ตู้Cl2
阳极：2Cl--2 e- =Cl2 ↑ 阴极：Cu2++ CuCl2
电解
2e- =2Cu
减小
----
Cu+Cl2 ↑
加 CuCl2
用惰性电极电解电解质溶液规律
(2)电解电解质本身：
如电解盐酸、CuCl2溶液等 电解盐酸
与电源正极相连的电极叫阳极，阳极上发生氧化反应。
4. 电极的判断 阳极:与电源正极相连， 电子流出，发生氧化反应 阴极:与电源负极相连， 电子流入，发生还原反应 5. 电子、离子的流向
e－ 阴极 C
e－ 阳极 C
电解质溶液
电子从阳极通过电源流向阴极 阳离子在电解质溶液中移向阴极 阴离子在电解质溶液中移向阳极
（5）比较电解饱和氯化钠溶液与电解饱和氯化铜溶液，
有什么不同？为什么？ 因参与电解的微粒不同。
构成电解池需要什么条件？
与外加电源相连的两个电极 有电解质溶液 形成闭合回路
电解原理及电解池
1.电解:让直流电通过电解质溶液或熔融的电解质， 在两极上分别发生氧化反应和还原反应的过程叫做电 解。 2.电解池:把 电能转化为化学能的装置叫电解池。 3.电极名称和电极反应 与电源负极相连的电极叫阴极，阴极上发生还原反应。
电解
2Cu+O2↑ +2H2SO4
电解后原溶液中溶质的质量分数减小，若要恢复 原来的组成和浓度，需加入一定量金属氧化物。
电解NaCl溶液的分析
阳极 氯 气 实例 电极反应
阳极: 2Cl-- 2e- = Cl 2 ↑
阴极 氢 气 浓度 PH 值 复原
NaCl
阴极: 2H ++ 2e- = H2 ↑ 电解 2NaCl+2H2O
电解后原溶液中溶质的质量分数减小，若要恢复 原来的组成和浓度，需通入一定量的HCl气体。
1. 在原电池和电解池的电极上所发生的反应，同属氧 化反应或同属还原反应的是( B C ) A.原电池的正极和电解池的阳极所发生的反应 B.原电池的正极和电解池的阴极所发生的反应 C.原电池的负极和电解池的阳极所发生的反应 D.原电池的负极和电解池的阴极所发生的反应
纯铜
－
+
粗铜
CuSO4溶液
Fe－2e－＝Fe2+ Cu－2e－＝Cu2+
7.电极产物的判断及电极反应的书写
• 阳极:先看电极后看溶液
(1) 活泼金属电极:金属电极失电子（除金和铂)
(2) 惰性电极:溶液中阴离子失去电子,
失电子能力为:
S2- >I - >Br - >Cl - >OH - >含氧酸根>F• 阴极: 溶液中阳离子得电子,得电子能力为: Ag+ > Fe3+ > Cu2+ > H+ （酸）> Pb2+ > Sn2+ > Fe2+ > Zn2+ > H+ （水） > Al3+ > Mg2+ >……
在U形管中加入饱和氯化铜溶液，用 石墨棒作电极，接通电源，电解数分 钟后，观察现象。
有红色物质析出 （1）接电源负极的石墨棒上有＿＿＿＿＿＿＿＿ ， Cu2+ + 2e- ＝ Cu 电极反应为＿＿＿＿＿＿＿＿。
有黄绿色气体放出 （2）接电源正极的石墨棒上有＿＿＿＿＿＿＿＿ ， 2Cl- - 2e- ＝ Cl2 ￪ 电极反应为＿＿＿＿＿＿＿＿。 CuCl2 ＝ Cu + Cl2 ￪ （3）电解反应的化学方程式＿＿＿＿＿＿＿＿。 CuCl2 （4）在上述电解反应中，被氧化的物质是＿＿＿＿， CuCl2 被还原的物质是＿＿＿＿。
分析电解反应的一般思路 判断电解池的阴、阳极 溶液中存在的离子 离子的移动方向及放电顺序 两极上的电极反应
电解Na2SO4溶液的分析
阳极 氧 气
实例 电极反应
阳极: 4OH-- 4e- = 2H2O+O2 ↑
阴极
氢 气
浓度
PH 值
复原
Na2SO4
阴极: 4H ++ 4e- = 2H2 ↑ 通电
变大
2CuSO4+ 2H2O 电解
阴极
铜 浓度 PH 值 复原
CuSO4
减小
减 小
2Cu +O2 ↑+ 2H2SO4
加 CuO
用惰性电极电解电解质溶液规律
(3)放氧生酸型： 如电解CuSO4溶液、AgNO3溶液等。 电解CuSO4溶液
阳极 ： 4OH－－4e－＝2H2O +O2↑
阴极： 2Cu2+ +4e－＝2Cu 总反应： 2CuSO4 +2H2O
不 变
2H2O
2H2 ↑+O2 ↑
加 H2O
用惰性电极电解电解质溶液规律
(1)电解水型： 如电解H2SO4、HNO3、NaOH、Na2SO4等溶液时其 电极反应式为： 阳极 ： 4OH－－4e－＝2H2O +O2↑ 阴极： 4H+ +4e－＝2H2 ↑ 总反应：2H2O
电解
O2↑ +2H2↑
电解后溶液中溶质的质量分数增大，若要恢复原 来的浓度，只需加入一定量的水即可。
你知道吗？
在生产和生活中我们不但要利用化学反应，使
化学能转化为电能，而且要利用化学反应使电能
转化为化学能。电能转化为化学能一般通过电解
的方法来完成。你能想起我们已学过的化学课程
里涉及到的用电解反应来制取新物质的例子吗？
实 例 电解水
被电解物质
电解产物 H2、O2
化学方程式 2H2O ＝ 2H2 ￪ +O2 ￪
水
电解食盐水 H2O、NaCl 电解融熔 氯化钠 电解融熔 氧化铝 NaCl
NaOH 、 2NaCl +2H2O ＝ 2NaOH H2 、 Cl2 +H2 ￪ + Cl2 ￪ Na、 Cl2 Al 、 O2 2NaCl ＝ 2Na+ Cl2 ￪
Al2O3
2Al2O3 ＝ 4Al +3 O2 ￪
电解氯化铜溶液微观模拟
减小
增 大
2NaOH+H2 ↑ + Cl2 ↑
加 HCl
用惰性电极电解电解质溶液规律
(4)放氢生碱型： 如电解NaCl、KCl、MgCl2溶液等。 阳极 (C)： 2Cl －－ 2e－＝Cl2↑ 阴极 (C)： 2H+ +2e－＝ H2 ↑ 总反应：2NaCl+2H2O
电解
2NaOH+ Cl2↑ + H2↑
2. 关于电解NaCl水溶液，下列叙述正确的是( B ) A．电解时在阳极得到氯气，在阴极得到金属钠。 B．若在阳极附近的溶液中滴入KI试液，溶液呈棕色。 C．若在阴极附近的溶液中滴入酚酞试液，溶液呈无色。 D．电解一段时间后，将全部电解液转移到烧杯中，充 分搅拌后溶液呈中性。
3. 右图是电解CuCl2溶液的装置，其中c、d为石墨 电极。则下列有关的判断正确的是( C ) A.a为负极、b为正极 B.a为阳极、b为阴极 C.电解过程中，d电极质量增加
阳极： 2Cl －－ 2e－＝Cl2↑ 阴极： 2H+ +2e－＝ H2 ↑ 总反应：2HCl
电解
Cl2↑ + H2↑
电解后溶液中溶质的质量分数减小，若要恢复原来 的组成和浓度，需加入一定量的溶质(通入一定量的 HCl气体)
电解CuSO4溶液的分析
阳极 氧 气 实例 电极反应 阳极: 4OH-- 4e- = 2H2O+O2 阴极：Cu2++ 2e- =Cu
电解
2NaOH+ Cl2↑ + H2↑
通电 2Na+Cl ↑ 2NaCl 2
通电
2Al+3O2↑
（3）电镀
实验现象 反应方程式
Cu－2e-＝ Cu2+
阳极： 铜变小
铜 镀件
阴极： 有红色固体产生
Cu2++2e-＝Cu
氯化铜溶液
注：电镀液的组成及酸碱性不会变化
（3）电镀 ①电镀是利用电解原理在某些镀件上镀上一层其 他金属或合金的过程，是电解的一个重要应用。 ②电镀池的形成条件 阴极：待镀金属制品 阳极：镀层金属 电镀液：含有镀层金属阳离子的可溶性盐溶液
离子放电规律
得 还原 阴极： ___电子，发生____反应，离子 氧化性 _____越强，反应越容易。 常见阳离子放电顺序： Ag+>Fe3+>Cu2+>H+>Fe2+>Zn2+>Al3+>Mg2+>Na+ 失 氧化 阳极：___电子，发生____反应，离子 还原性 _____越强，反应越容易。 ①当阳极为惰性电极(石墨、铂、金)时,常见阴离子 放电顺序： S2- > I- > Br- > Cl- > OH- > 含氧酸根 > F－
电解精炼铜的原理示意图：
e
纯铜
Cu2+ Cu2+ Cu2+
－ ＋ -

粗铜
Cu2+ Cu2+ Cu2+ Cu Cu Cu2+ Cu2+ Cu Cu Cu2+ Cu
OHSO42SO42SO42-
Fe2+
Cu2+
e-
H+
Fe
Fe2+
Ag
Ag Au
Ag Au
纯铜作阴极，粗铜作阳极； 硫酸铜溶液作电解液
（4）铜的电解精炼 ①粗铜所含的杂质 Zn、Fe、Ni、Ag、Au等 ②粗铜的精炼 以粗铜为阳极，以纯铜为 阴极， 以CuSO4溶液为电 解质溶液进行电解 阳极： Zn －2e－＝Zn2+ Ni －2e－＝Ni2+ 阴极： Cu2+ +2e－＝Cu 长时间电解后必须补充电解液
阳极：氧化反应 阴极：还原反应
1.下列装置中属于原电池的是 （ B ） 属于电解池的是 （ C D ）
稀硫酸 A
稀硫酸 B
稀硫酸 C
稀硫酸 D
原电池、电解池的区分关键看是否有外接电源
2.分析下图，哪个是原电池，哪个是电解池。
6.电解原理的应用
（1）氯碱工业——电解饱和食盐水
总反应：2NaCl+2H2O （2）活泼金属的冶炼 钠的制取 总反应式 : 镁的制取 总反应式 : 铝的制取 总反应式 : 2Al2O3 MgCl2 通电 Mg+Cl2↑
D.电解过程中，氯离子浓度不变