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第四章 化学反应与电能
第二节 电解池
第2讲 电解原理的应用
学习目标
能分析电解饱和食盐水、电镀、精炼铜和电冶金的反应原理，认识电解在实现物质转化和储存能量中的具体应用，体会电解对人类社会进步的重要贡献
【思考】电解是一种剧烈的氧化还原反应，能把电能转化为化学能，在实际工业生产中都有哪些应用呢？
1.2 用石墨电极电解NaCl溶液
一.电解饱和食盐水——氯碱工业
思考：1.通电前溶液中都存在哪些离子，
分别向哪边移动
2.写出阴阳极的电极方程式及
总反应方程式
3.预测阴阳极的实验现象
阴极 阳极
离子
分析 电极 反应
产物检验方法 湿润淀粉KI试纸
检验Cl2
总反应
Cl- OH-
2e-
↑
2Cl-
Cl2
-
填写下列表格：
阴极 阳极
离子
分析 电极 反应
产物检验方法 湿润淀粉KI试纸
检验Cl2
总反应
Cl- OH-
Na+ H+
点燃法检验H2
酚酞溶液检验碱性
2e-
↑
2Cl-
Cl2
-
H2O
H+
OH-
+
2e-
↑
2H+
H2
+
2e-
↑
2H2O
H2 +2OH-
+
阴极 阳极
离子
分析 电极 反应
产物检验方法 湿润淀粉KI试纸
检验Cl2
总反应
Cl- OH-
Na+ H+
点燃法检验H2
酚酞溶液检验碱性
2e-
↑
2Cl-
Cl2
-
↑
2NaCl +
2H2O
电解
H2 + 2NaOH + Cl2
↑
H2O
H+
OH-
+
2e-
↑
2H+
H2
+
2e-
↑
2H2O
H2 +2OH-
+
思 考
能否用该电解池制备Cl2、H2 和NaOH？若不能，该怎样改进装置？
阴极区域
阳极区域
↑
2NaCl +
2H2O
电解
H2 + 2NaOH + Cl2
↑
1．Cl2 与 NaOH 反应
Cl2 + 2OH- ClO- + Cl- + H2O
一定条件
2．H2 与 Cl2 混合易爆炸
H2 + Cl2 2HCl
↑
2NaCl +
2H2O
电解
H2 + 2NaOH + Cl2
↑
改良电解饱和食盐水装置
2NaCl+2H2O 2NaOH+ Cl2↑ + H2↑
电解
阳离子交换膜
Na+
避免Cl2与NaOH反应
Cl2 + 2OH- ====ClO- + Cl- + H2O
H2 + Cl2==== 2HCl
防止Cl2和H2混合而引起爆炸
离子交换膜的分类及应用
知识拓展：
（4）氯碱工业产品及其应用
电解饱和食盐水
液碱
湿氯气
湿氢气
NaOH
含氯漂白剂
Cl2
H2
HCl
盐酸
有机合成
金属冶炼
农药
氯化物合成
有机合成
印染
纺织
肥皂
玻璃
造纸
有机合成
氯碱工业产品及其应用
奥运金牌是纯银镀金，按照规定，镀金不低于6克；银牌则是百分之百纯银，铜牌中95%-98%的成分为铜，再加上一部分锌。预计6000枚奥运奖牌将会用去超过1吨的黄金和白银。
思考：制作奥运金牌时，如何纯银上镀金？
【导】
2.电镀
（1）定义：
利用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的加工工艺。
（2）目的：
使金属增强抗腐蚀能力，增加美观和表面硬度。
镀铜
镀铬
镀镍
请设计方案给铁钉“穿”上铜外衣。
（3）铁钉镀铜
[实验用品] 铁钉、铜片、石墨棒、CuSO4溶液
[确定阴极]
[确定阳极]
阴极材料：
阴极反应物：
阳极材料：
阳极反应物：
是否需要保留待镀金属（镀件）？
如何使镀层金属或合金沉积在镀件表面？
是否需要补充消耗的镀层物质？
铁钉
铜片
Cu
Cu2＋
电镀实验（视频）
（3）铁钉镀铜
[实验用品] 铁钉、铜片、石墨棒、CuSO4溶液
[确定阴极]
[确定阳极]
阴极材料：
阴极反应物：
阳极材料：
阳极反应物：
铁钉
铜片
Cu
Cu2＋
电镀
【实验现象】铁件表面镀一层红色的铜，铜片不断溶解。
阴极：Cu2＋＋2e－＝Cu
阳极：Cu－2e－＝Cu2＋
（4）电镀池的构成：
阴极：待镀金属——镀件
阳极：镀层金属（如Cr、Ni、Ag和合金）
电解质溶液：含有镀层金属阳离子的电解质溶液——电镀液
（5）特点：
一多：阴极上有镀层金属沉积
一少：阳极上镀层金属溶解
一不变：电解质溶液浓度不变
电镀摆件及电镀金杯
电镀车间
3.电解精炼铜
火法炼铜
粗铜
（Zn、Fe、Ni、Ag、Pt、Au……）
导电性远不能满足电器工业的要求
3.电解精炼铜
（1）原理
CuSO4溶液
阳极：
Zn－2e－===Zn2＋、
Fe－2e－===Fe2＋、
Ni－2e－===Ni2＋、
Cu－2e－===Cu2+等
阴极：
Cu2＋＋2e－==Cu
阳极泥
略减小
【思考】电解完后，CuSO4溶液的浓度有何变化？
阴极增重与阳极减重相等吗？
不相等
电解精炼规律：“两不等”
电解质溶液浓度在电解前后不相等；
阴极增加的质量和阳极减少的质量不相等。
三、 电冶金
电解是最强有力的氧化还原手段，所以通过电解冶炼金属是重要的方法。且活泼金属（如K、Ca、Na、Mg、Al）是唯一可行的工业方法。
得电子，被还原
Mn+ M
+ne-
正价
0价
K Ca Na Mg Al︱Zn Fe Sn Pb (H) Cu ︱ Hg Ag ︱Pt Au
电解法
热还原法
热分解法
富集法
通常极难被还原的活泼金属从它们的化合物中还原出来
（2）工业电解熔融氯化钠
电解熔融氯化钠示意图
阳极
阴极
阴极
Na出口
液体钠
NaCl进口
Cl2
Cl2出口
铁丝网
熔融NaCl
阴极：Na++e－===Na
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑
总反应：2NaCl（熔融）===2Na+Cl2↑
电解
1.电解法冶炼钠
总反应：2NaCl(熔融) 2Na + Cl2↑
电解
阳极： 2Cl- － 2e- == Cl2 ↑
阴极：Na++ e- == Na
2.电解法冶炼镁
阳极：2Cl - －2e- = Cl2↑
阴极：Mg2+ + 2e- = Mg
总反应：MgCl2(熔融) == Mg + Cl2 ↑
电解
3.电解法冶炼铝
【问题1】氧化铝熔点：2050℃，氯化铝熔194℃，工业上为什么不用氯化铝做原料生产铝单质呢？
阳极：6O2- －12e- =3O2↑
阴极：4Al3+ + 12e- = 4Al
总反应：2Al2O3(熔融) === 4Al + 3O2 ↑
电解
冰晶石
助熔剂：
冰晶石(Na3AlF6 六氟合铝酸钠)降低Al2O3的熔点
------电解熔融状态的氧化铝
1.判断正误
(1)电解熔融的氧化铝制取金属铝,用铁作阳极。 (　　)
(2)电解法精炼粗铜,用纯铜作阴极。 (　　)
(3)从粗铜精炼所得阳极泥中可回收Ag、Au、Fe等金属。 (　　)
(4)铁器上镀铜所用电解质溶液为FeSO4溶液。 (　　)
(5)在镀件上电镀铜时，也可以用惰性材料作阳极，用硫酸铜溶液作电解液。( )
(6)电镀铜和电解精炼铜时，电解质溶液中c(Cu2＋)均保持不变。( )
(7)电解冶炼镁、铝通常电解MgCl2和Al2O3，也可以电解MgO和AlCl3。( )
【练一练】
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