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第二节 电解池
第3课时电解原理的应用
电解池构成模型
电子导体
e-
-- 阳极
(惰性电极)
阴离子移向
e-
阴极一
(惰性电极)
向移子离阳
氧化剂
得电子的阳离子
发生还原反应
还原剂
失电子的阴离子
发生氧化反应
电解池
电解质溶液或 熔融电解质
复 习 模 型
离子导体
【迁移】烧碱、氯气都是重要的化工原料 氯碱工业(阅读课本P106图4-11)
【思考】按上图装置应用于氯碱工业的生产，你认为会存在哪些问题
1.出现副反应：Cl +2OH=Cl+ClO-+H O 、 2.引发安全事故：产品Cl +H 遇火或强光会爆炸
【复习】惰性电极(石墨)电解饱和食盐水的电极反应和总反应方程式：
阴极： 2 H + + 2 e - = = H 个 2H O+2e-=H 个+2OH-
氢 阳极： 2CI - — 2e - ==Cl个
离子反应：
温故知新 — — 电解饱和食盐水
化学方程式：
饱和NaCl溶液
氯碱工业原理
【思考】电解饱和食盐水应用于氯碱工业要解决的主要问题是什么
(1)避免Cl 接触NaOH 溶液反应，使产品不纯
(2)避免生成物H 和Cl 混合
解决方法：使用离子交换膜
生产设备：阳离子交换膜电解槽
阳离子
Cl 交换膜 H
稀食盐水 Cl Na+ H 稀NaOH溶液
阳极一 阴极
浓食盐水一 Cl- OH-→NaOH溶液
饱和NaCl溶液
b NaOH 溶液
阴极
af
碳钢网
Na+ 阴 极：2 H++2e~=H 个
Cl-Na+ OH 一
→ 阴 极
氯碱工业原理
个Cl H
淡盐水 a
阳极
惰性电极
阳极：2Cl—2e=Cl 个
精制饱和NaCl溶液 H O(含少量NaOH)
阳离子交换膜 d
阳 极室
室
C
氯 碱 工 业 原 理 的 拓 展 应 用
粗盐的成份：泥 沙 、Ca + 、Mg + 、SO 2-杂质，会与碱性物质 反应产生沉淀，损坏离子交换膜
杂质的除去过程： 精制食盐水
氯碱工业原理的拓展应用
【例】在新冠肺炎疫情期间，“84”消毒液是环境消毒液之一。某学生想制作一种家用 环保型消毒液发生器，用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液，通电时，为使Cl 被完全吸 收制得有较强杀菌能力的消毒液，设计了如图所示的装置。c 、d都为石墨电极。
完成下列填空：
(1)a为电源的负 (填“正”“负”“阴”或“阳” 下同)极，c为电解池的阳极。
(2)d电极的电极反应式：2H O+2e-==H 个+2OH
电解产生消毒液的总化学方程式为 NaCl+H O= 电 解NaClO+H 个。
为充分混合反应，下端产生Cl , 上端产生NaOH
1.金属钠的制取(电解熔融氯化钠)
阳极：2Cl--2e-=Cl 个
阴极：2Na++2e-=2Na
电解
2NaCI(熔融)===2Na +Cl 个
【思考】电解饱和食盐水得不到单质钠，工业上是如何以氯化钠为原料制备钠的呢
电冶金的本质：Mn++ne-=M
Cl 出口 Cl (气态)
钠
(液态)
Na出口=
阴极一 阳 极 阴 极
石墨电极 石墨电极
电冶金
【思考】电解熔融NaCl的方法可制备金属钠，金属Mg、Al 如何制备呢
电解熔融氯化钠装置示意图
熔 融 NaCl
NaCl 进口
助熔剂：冰晶石(Na AIF 六氟合铝酸钠)降低Al O 的熔点
【思考】工业制取镁，用的氯化镁而不用氧化镁 制取铝时，用的是氧化铝而不用
氯化铝
原因：因为氧化镁的熔点比氯化镁高很多，能耗较高;氯化铝是共价化合物，
共价化合物为分子晶体，不能电解。而氧化铝是离子化合物，可电解。
阳极：6O --12e-=3O 个
阴极：4AI ++12e-=4Al
总反应：2Al O (熔融
阳极：2Cl--2e-=Cl 个
阴极：Mg ++2e-=Mg
总反应：MgCl (熔融电解 个
2.电解熔融的氯化镁：(制取金属镁) 3.电解熔融的氧化铝：(制取金属铝)
电冶金
【例】海水提镁的最后一步是将氯化镁电解获取金属镁，下列有关该
电解过程的叙述中，正确的是( C )
A. 两个电极必须都用惰性电极
B. 阳极可以用金属电极，阴极必须是惰性电极
C. 电解熔融状态的氯化镁
D. 电解氯化镁的水溶液
电 冶 金
【资料】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
电镀
1.含义：应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方法。
2.目的：使金属增强抗腐蚀能力，增加美观和表面硬度。
十
3.电镀池的构成 A + 镀层
目的：铁制品上镀铜 金属
(1)阴极-待镀金属 Cu ++2e-=Cu
(2)阳极-镀层金属 Cu-2e-=Cu + 铁件
(3)电解液-含镀层金属阳离子的盐溶液 CuSO 溶液 含镀层金属离子 的盐溶液
实质： M -ne→Mn+ Mn++ne-M
【思考】电解 一 段时间后，Cu + 的浓度有何变化 不变
电 镀
镀 件
铜片
【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
a极：锌
Zn(NO ) 溶液
ZnSO 溶液
ZnCl 溶液都可以
阴极
阳极 铁叉
电 镀
电镀的特点：电镀液的组成及酸碱性保持不变
电解精炼
粗铜(含有锌、铁、镍、
银、金、铂等微量杂质)
黄铜矿 精铜
【资料】一般火法冶炼得到的粗铜中含有多种杂质(如锌、铁、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。
【思考】粗铜中含Cu约98.5%,还含有Fe 、Ag 、Au等杂质，怎么用电解的方法得到纯
铜 请设计实验。
CuSO 溶液
【思考】电解一段时间后，Cu +的浓度有何变化
略减小，不断补充CuSO 溶液
【思考】阴极增重与阳极减重相等吗
不相等
电解精炼铜原理
Zn -2e-=Zn2+ 阳极：Fe-2e-=Fe2+
Ni-2e-=Ni2+
Cu -2e-=Cu +
阴极：Cm ++2e=Cu
e-
阴极
精铜
阳极
Zn2+ Zn
Fe2± Fe K
Ni2+
Cu +
Ag
3
2
十
H+
SO 2-
H+
粗铜
阳极泥
电解精炼
【例】金属镍有广泛的用途。粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt 等杂质，
可用电解法制备高纯度的镍，下列叙述正确的是( D )
(已知氧化性：Fe +A.阳极发生还原反应，其电极反应式：Ni ++2e-=Ni
B.电解过程中，阳极质量的减少与阴极质量的增加相等
C.电解后，溶液中存在的金属阳离子只有Fe +和Zn +
D.电解后，电解槽底部的阳极泥中只有Cu 和Pt
电 解 精 炼
电解池 电解精炼池
电镀池
定义 将电能转变成化学能的 装置。 应用电解原理将不纯的 金属提纯的装置。
应用电解原理在某些金属 表面镀上一层其它金属的 装置。
形成 条件 ①两电极接直流电源 ②电极插人电解质溶液 ③形成闭合回路 ①不纯金属接电源正极 纯的金属接电源负极 ②电解质溶液须待提纯 金属的离子
①镀层金属接电源正极 待镀金属接电源负极
②电镀液须含有镀层金 属的离子
电极 名称 阳极：电源正极相连 阴极：电源负极相连 阳极：不纯金属； 阴极：纯金属
阳极：镀层金属；
阴极：镀件
电极 反应 阳极：氧化反应 阴极：还原反应 阳极：氧化反应 阴极：还原反应
阳极：氧化反应
阴极：还原反应
电解池、电解精炼池、电镀池的比较
归 纳 总 结
阅读课本P109资料卡片了解电有机合成
阳极：H O-2e-=2H++1/2O 个
阴极：2CH =CHCN+2e+2H+=NC(CH ) CN
电解
总反应：2CH =CHCN+2H O====NC(CH ) CN+1/2O
电有机合成
丙烯 (CH CH=CH )
丙烯腈 (C H =CHCN)
拓 展 延 伸
己二腈(NC(CH ) CN)
电解
多池组合判断：
①无外电源：一池为原电池(自发氧化还原反应),其余为电解池；
②有外电源：全部为电解池或电镀池、精炼池。
|H
【思考】怎样区分原电池、电解池
【方法】原电池、电解池的区分关键看是否有外接电源
电 化 学 装 置 的 判 断
CuSO
甲 乙
原电池 电解池
十
Cu 阳Cu 极
Al O 熔融液 丙
电解池
Cu Fe
阳 阴
极 极
CuSO4 溶液 乙
电解池
ZnCl 溶 液 甲
电解池
Cu Fe
阴 阴
极极
Zn Cu
阳 阴 极 极
C 阳
极
Zn
如图所示装置：
CH
A B
电极-
KOH溶液 甲池
(1)甲池是原电池，乙池是将电 _能转化为化学_能的装置。
(2)写出甲、乙、丙池中各电极的电极名称和电极反应式。
O Cu AgP(I Pt(Ⅱ)
电极
过量CuSO 溶液 MgCl 溶液 乙池 丙池
答案 A极：负极，CH —8e-+10OH-==CO3+7H O
B极：正极，2O +8e-+4H O=8OH-
Cu极：阳极，Cu—2e-==Cu +
Ag极：阴极，Cu ++2e-=Cu
Pt(I) 极：阳极，2Cl-—2e-===Cl 个
Pt(Ⅱ)极：阴极，Mg ++2H O+2e-==H 个+Mg(OH)
CH
A B
电 极
过量CuSO 溶液 MgCl 溶液
甲 池 乙池 丙池
Cus Ag Pt(I) Pt(Ⅱ)
电极
KOH溶 液
O
1.三个计算原则
(1)阳极失去的电子数等于阴极得到的电子数。
(2)串联电池中各电极上转移的电子数目相等。
(3)电源输出的电子总数和电解池中各电极上转移的电子数目相等。 2.三种常见计算方法
如以通过4mole- 为桥梁可构建如下关系式：
电化学的有关计算
如图所示的A、B两个电解池中的电极均为铂电极，在A池中加入0.05 mol·L-1
的CuCl 溶 液 ，B池中加入0.1 mol·L-1 的AgNO 溶液(电解质足量),进行电 解。a、b、c、d四个电极上所产生的物质的物质的量之比是( A)
A B
A.2:2:4:1 B.1:1:2:1 C.2:1:1:1 D.2:1:2:1
练习提升
2.在1 LK SO 和CuSO 的混合溶液中c(SO2-)=2.0 mol-L-1,用石墨电 极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到22.4 L(标准状况)气 体，则原溶液中c(K+) 为
4. 2.0 mol·L-1 B.1.5 mol·L-1
C.1.0 mol·L-1 D.0.5 mol·L-1
3.如图所示，若电解5 min时，测得铜电极的质量增加2.16 g。试回答 下列问题：
(1)电源中X极是负(填“正”或“负”)极。
(2)通电5 min时，B中共收集到224 mL(标准状况)气体，溶液体积为
200 mL(电解前后溶液的体积变化忽略不计),则通电前c(CuSO )=
0.025 mol ·L-1。
(3)若A中KCl溶液的体积也是200 mL,电解后溶液中仍有Cl-,则电解
后溶液的pH=13(Kw=1 0×10-14)。
4.把物质的量均为0.1 mol的氯化铜和硫酸溶于水制成100 mL的混合溶
液，用石墨作电极电解，并收集两电极所产生的气体，一段时间后在 两极收集到的气体在相同条件下体积相同。则下列描述正确的是
A. 电路中共转移0.6NA个电子
B.阳极得到的气体中O 的物质的量为0.2 mol
C.阴极质量增加3.2 g
D.电解后剩余溶液中硫酸的浓度为1 mol-L-1
应用体验
电解原理在物质制备中的应用
分清交换膜类型：即交换膜属于阳离子交 换膜、阴离子交换膜或质子交换膜中的哪 一种，判断允许哪种离子通过交换膜
写出电极反应式，判断交换膜两侧离子的 变化，推断电荷变化，根据电荷平衡判断 离子迁移的方向
分析交换膜的作用：在产品制备中，交换 膜作用主要是提高产品纯度，避免产物之 间发生反应
第一步
第二步
第三步
2 . 多室电解池的分析思路
的是
A.a为直流电源的正极
B.阴极反应式为2H++2e-===H 个 C. 工作时，乙池中溶液的pH不变
1.一种电解法制备高纯铬和硫酸的简单装置如图所示。下列说法正确
D. 若有1 mol离子通过A膜，理论上阳极生成0.25 mol气体
稀硫酸 Na SO 溶液
甲池 乙池 丙池
应用体验
直流电源
a be
阴膜 A膜
酸性
Cr (SO ) 溶液
Cr棒
石墨
制备，工作原理如图所示。下列叙述正确的是
A.若直流电源为铅酸蓄电池，则b极为Pb
B.阳极反应式为ClO +e-===ClO2
C. 交换膜左侧NaOH的物质的量不变，气体X为Cl D.制备18.1 g NaClO 时理论上有0.2 mol Na+由交换
膜左侧向右侧迁移
直流电源
ClO 气体X
Pt
NaOH NaCl
溶液 溶液 阳离子交换膜
2.NaC1O (亚氯酸钠)是常用的消毒剂和漂白剂，工业上可采用电解法
应用体验
课 堂 总 结
阴、阳极
离子导体
电子导体
电极反应式
电解总反应
组分变化
电解精炼
电镀
电解饱和食盐水——氯碱工业
电解原理的应用
电极材料
电冶金

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