电解池原理及应用

总反应： Cu2+ + 2Cl–
通电
Cu + Cl2↑
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电流通过电解质溶液（或熔融电解质） 一、电解： 而在阴、阳两极引起氧化还原反应的 过程。 注意：电解质溶液导电的过程就是电解 过程。
电流是直流电； 电解是非自发地将电 能转化为 化学 能。
电能转化为化学能的装置。 二、电解池（槽）：
三、构成电解池的条件：
电解池的阳极＞
原电池的负极＞ 化学腐蚀＞
原电池的正极＞
电解池的阴极
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2）金属的防护方法
①改变金属内部结构 ②覆盖保护层 ③电化学保护法
牺牲阳极的阴极保护法（原电池）
外加电源的阴极保护法（电解池）
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拓展练习
下列装置暴露空气中一段时间,铁的腐蚀由快到慢顺序 E A C B D .
Fe Fe Zn
Na2SO4
阴极: 4H ++ 4e- = 2H2 ↑
变大
2H2O
电解
2H2 ↑ + O2 ↑
不 变
加 H2O
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阳极
阴极
氯气
NaCl溶液
氢 气 浓度
（ 放 氢 生 碱 型 ）
PH 值 复原
实例
电极反应 阳极: 2Cl- － 2e- → Cl 2↑
NaCl
阴极: 2H +
+
2e- →
H2 ↑
减小
2NaCl+2H2O
阳极 ( Cu )： Cu － 2e– ＝ Cu2+
换成铁棒 做两极呢？
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★五、离子放电顺序：
阴离子失去电子而阳离子得到电子的过程叫放电。
阳极：
★ ①活性材料作阳极时：金属在阳极直接失电子被氧化
成阳离子进入溶液，而阴离子不容易在电极上放电。 ②用惰性电极(Pt、Au、石墨等)时：溶液中阴离子的 放电顺序（由易到难）是：（即考虑还原性强弱） S 2->SO32->I ->Br ->Cl ->OH ->SO42-等(含氧酸根离子）>F8
精制饱和 NaCl溶液
阳离子交换膜 （只允许Na+通过）
阴 极 室
H2O（含少量NaOH）
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电解饱和食盐水的原理示意图
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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－ 和 气体不能通过)，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而引起爆炸； b、避免Cl2和NaOH反应 ，而影响NaOH的产量。
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2、电镀
利用电解原理在某些金属的表面镀上一 ⑴ 定义： 薄层其它金属或是合金的方法。
⑵ 电镀材料的选择： 阴极——镀件 阳极——镀层金属 电镀液——含有镀层金属离子的溶液 ⑶ 装置： （电镀铜） 阳极：Cu – 2e– = Cu2+ 阴极：Cu2+ + 2e– = Cu
镀件
阴极
铜
阳极
CuSO4溶液 ⑷ 电镀的特点： 阳极参加反应的电解， 电镀液的浓度基本不变。
如NaCl
如CuSO4、AgNO3
Ⅱ与Ⅳ区：电解水型
如Na2SO4、H2SO4 、NaOH
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巩固练习
1.写出下列装置的电极反应式，并判断A、B、C溶液PH值
的变化。 Fe Ag
AgNO3 Cu Ag Cu
（ D）
C
Pt
Pt
（A）
AgNO3
CuSO4
（B）
（ C）
NaHSO4
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2、工业上采用Fe、C为电极电解K2MnO4溶液制KMnO4 1）电解时,应以 作阴极，电解过程中阴极附近溶液pH 将会 , 2）阳极反应式为 , 3）总电解反应式为 .
1、直流电源、两个电极； 2、电解质溶液或熔融的电解质； 3、闭合回路。
碳
碳
阴极
阳极
5
四、电极名称及电极反应：
正、阳、氧
1、阳极：① 与电源正极相连，电子流出；
② 阴离子移向该极，失电子，发生氧化反应。
2、阴极：① 与电源负极相连，电子流入；
② 阳离子移向该极，得电子，发生还原反应。 电极反应式： 阳极：2Cl– – 2e– ＝ Cl2↑ 氧化反应 阴极： Cu2+ + 2e– ＝ Cu 总反应：
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电解规律（惰性电极）小结
Ⅰ Ⅱ
阳极：S2- > I- > Br- > Cl- > OH- > 含氧酸根 > F阴极：Ag+>Fe3+>Cu2+>H+>Fe2+>Zn2+>
Ⅲ Ⅰ与Ⅲ区：电解本身型 Ⅰ与Ⅳ区：放氢生碱型
Ⅱ与Ⅲ区：放氧生酸型
（H+）>Al3+>Mg2+>Na+
Ⅳ 如CuCl2 、HCl
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答案: Fe 增大 MnO42—_e- =MnO4— 2K2MnO4+2H2O=2KMnO4+2KOH+H2↑
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七、电解原理的应用：
1、电解饱和食盐水 NaCl == Na+ + Cl–
阳极：2Cl– – 2e– ＝ Cl2↑ 阴极： 2H+ + 2e– ＝ H2↑ 总反应：2NaCl + 2H2O == 2NaOH + H2↑+ Cl2↑
Zn – 2e– = Zn2+ Fe – 2e– = Fe2+ Ni – 2e– = Ni2+ Cu – 2e– = Cu2+ 阳极泥
粗铜 纯铜
阴极： Cu2+ + 2e– = Cu
思考：电解完后，CuSO4溶液的浓度有何变化？ 变小。
电解精炼铜
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4、电冶金 冶炼活泼金属 K ~~ Al
2Al2O3 (熔融) == 4Al + 3O2↑
电解
增 大
加 HCl
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2NaOH+H2 ↑ + Cl2 ↑
阳极
阴极
氧 气
铜
CuSO4溶液
（ 放 氧 生 酸 型 ）
PH值 减小 复原 加 CuO
实例
电极反应
阳极: 4OH- － 4e- → 2H2O+O2 ↑
浓wenku.baidu.com 减小
CuSO4 阴极：Cu2++ 2e- → Cu
2CuSO4+ 2H2O
电解
2Cu +O2 ↑+ 2H2SO4
阴极:
无论是惰性电极还是活性电极都不参与阴极反应，发生
反应的都是溶液中的阳离子。 阳离子放电顺序（由易到难）是：（即考虑氧化性强弱）
Ag+>Fe3+>Cu2+>H+>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>(H+)> Al3+>Mg2+>Na+>Ca+>K+
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★六、电解规律
阳极
阴极
氯 气 实例
铜
电解池原理及应用
电解熔融NaCl制取Na
1
【实 验 探 究 】
将两根碳棒插入CuCl2溶液中；
现 象： 无 明 显 现 象
将两根碳棒用导线连接后插入CuCl2溶液中；
现 象： 无 明 显 象
将两根碳棒分别跟外加直流电源的正极和
负极连接后，插入CuCl2溶液中，并通电。
现 象：
2
– – Cu2+ + 2e– = Cu 铜 – 还原反应
冰晶石 通电 通电
通电
AlCl3 ？
MgO ？
MgCl2 (熔融) == Mg + Cl2↑ 2NaCl (熔融) == 2Na + Cl2↑
为什么不电解钠、镁、铝的盐溶液？
结论：电解法是冶炼金属的一种重要方法，
是最强有力的氧化还原的手段。
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电解熔融NaCl制取Na
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5、金属的腐蚀和防护
1）金属腐蚀的快慢程度：
阳极产物Cl2和阴极产物NaOH如何检验？ 阳极： 使湿润的KI-淀粉试纸变蓝。 阴极： 滴入酚酞，溶液 变红
通电
H2O == H + OH
+
–
阳极产物和阴极产物能接触吗？ 离子交换膜！
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Cl2 +
淡盐水
阳 极
H2
–
NaOH溶液
Cl2 Na+ Cl—
H+
阴 极 碳钢网
金属钛网
阳 极 室
OH—
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思考:
1. a 、b哪一极为正极？ 2. 若要给铁叉镀锌， a极选用什么材料？ 选择何种溶液？
e-
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3、铜的电解精炼
若把阴极纯铜换成铁棒， 电解过程变吗？
不变，但不是精炼铜了，而叫电镀铜。
粗铜：含杂质（Zn、Fe、Ni、Ag、Au 等）
纯铜 阴极
硫酸铜溶液
阳极： Zn Fe 粗铜 Ni 阳极 Cu Ag Au
电解
e
–
A
e
–
+ +氯 +气
2+
1.通电前溶液中 有哪些离子? 如何运动? 2.通电后如何运动?
2Cl– –2e– = Cl2↑
氧化反应 阳极（与正极连）
阴极（与负极连）
←Cu – Cl → + ←H OH–→
右边：有气泡，刺激性气味，并能使湿润的 KI—淀粉试纸变蓝。 Why? 左边：碳棒上有一层红色物质析出。
Fe
C
A(海水)
B(海水)
Fe Sn
C(海水)
Zn
Fe
D(海水)
E(海水)
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500mL含KNO3和Cu（NO3）2两种溶质的溶液，其中c （NO3-）=6.0mol/L,用铂电极电解一段时间后在两 个电极上均生成22.4L气体(标准状况)。假定电解 前后溶液的体积仍为500mL，下列说法正确的是 （ ） A 溶液中c(K+)为2mol/L B 上述过程中共转移电子4mol C 电解得到铜的物质的量为0.5mol D 电解后溶液中 c(H+)为2mol/L
CuCl2溶液
（ 电 解 本 身 型 ）
PH 值 增大 ？ 复原
电极反应
浓度
阳极：2Cl--2 e- =Cl2↑ CuCl2 阴极：Cu2++ 2e-=2Cu↓ 电解 CuCl2 Cu+Cl2 ↑
减小
CuCl2
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阳极
阴极 氢 气
浓度
氧 气
实例
Na2SO4溶液
（ 电 解 水 型 ）
PH 值 复原
电极反应 阳极: 4OH- － 4e- = 2H2O+O2 ↑
碳
碳
还原反应 阴极
阳极
Cu + 2Cl
2+
–
通电
Cu + Cl2↑
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惰性电极与活性电极：
惰性电极(铂、金、石墨)：仅仅导电，不参与反应
活性电极（除铂、金外的金属）：既可以导电、又可
以参与电极反应（作阳极时），且优先考虑。 试写出以铜棒作电极电解饱和CuCl2溶液的电极反应式：
阴极 ( Cu )： Cu2+ + 2e– ＝ Cu