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第二节　电解池
第2课时 电解池原理的应用
第四章　 化学反应与电能
电解池 · 原理应用
电解池原理
工业应用
电解饱和食盐水
（氯碱工业）
电镀
(A表面生成B单质）
电冶金
（获取活泼金属单质）
电解精炼铜
（粗铜 → 精铜）
2NaCl＋2H2O == 2NaOH＋Cl2↑＋H2↑
电解
Mn+ + ne - = M
Cu2++2e- = Cu
Cu2++2e- = Cu
NaCl
溶液
电解池应用 · 电解饱和食盐水
【应用1】“电解饱和食盐水”即“电解饱和NaCl溶液”，
因其主要产物为NaOH和Cl2，工业上又称之为“氯碱工业”
以石墨为电极材料，电解饱和NaCl溶液，
写出该电解池的阴极、阳极反应与总反应
饱和
NaCl溶液
阳极：
2Cl－－2e－ = Cl2↑
阴极：
2H2O＋2e－ = H2↑＋2OH－
总反应：
2 Cl－＋2H2O == H2↑＋Cl2↑＋2OH－
2NaCl＋2H2O == 2NaOH＋Cl2↑＋H2↑
电解
电解
思考1
电解池应用 · 电解饱和食盐水
思考2
①、“氯碱工业”阳极产物与阴极产物分别是什么？
②、如果向氯化钠溶液中滴入酚酞，电解一段时间后会出现什么现象？
③、如何检验阳极生成的气体为Cl2？如何检验阴极生成的气体为H2？
阳极：Cl2
阴极：H2、NaOH
阴极附近的溶液变红
将湿润的“淀粉-KI试纸”靠近阳极气体,可观察到试纸变蓝，即为Cl2
【试纸检验气体必须“湿润”】【“淀粉-KI试纸”用于检验氧化性物质】
H2用“点燃法”检验
NaCl
溶液
电解池应用 · 电解饱和食盐水
饱和
NaCl溶液
思考3
①、阳极电解生成的Cl2与阴极电解生成的NaOH有机会接触反应，使产物损失
Cl2+2NaOH =NaCl+NaClO+H2O
该装置存在弊端：阳极与阴极联通。
②、阳极生成的Cl2与阴极电解生成的H2有机会接触，强光条件下易爆炸
H2 + Cl2 = 2HCl
电解池应用 · 电解饱和食盐水
离子交换膜电解槽
“氯碱工业”工业设备改进
增加阳离子交换膜
只允许阳离子通过，将电解槽隔成阳极室和阴极室。
可避免H2和Cl2混合；
同时避免Cl2和NaOH反应从而影响NaOH的产量。
离子交换膜法工作原理
－
+
淡盐水
阳极室
阴极室
阳 极
金属钛网
阴 极
碳钢网
阳离子交换膜
精制饱和NaCl溶液
Na+
Cl2
H2O（含少量NaOH）
H2
H+
OH—
Cl—
允许阳离子通过(Cl－、OH－离子和气体不能通过)
NaOH溶液
电解池应用 · 电解饱和食盐水
电 解 饱 和 食 盐 水
液碱
湿氢气
湿氯气
NaOH
含氯漂白剂
Cl2
H2
HCl
有机合成
造纸
玻璃
肥皂
纺织
印染
有机合成
氯化物合成
农药
盐酸
有机合成
金属冶炼
电解池应用 · 电解饱和食盐水
电解池应用 · 电解饱和食盐水
思考4
若将饱和NaCl溶液换成熔融状态下的NaCl ，
电极反应发生什么变化？产物会发生什么变化？
阴极：2Na+ + 2e-＝ 2Na
阳极：2Cl- －2e-＝ Cl2↑
阳极：
2Cl－－2e－ = Cl2↑
阴极：
2H2O＋2e－ = H2↑＋2OH－
2NaCl＋2H2O == 2NaOH＋Cl2↑＋H2↑
电解
2NaCl(熔融) == 2Na + Cl2↑
电解
电解饱和食盐水
（氯碱工业）
电解熔融氯化钠
（冶炼金属钠）
电解池应用 · 电解饱和食盐水
【例1】如图是工业电解饱和食盐水的装置示意图，下列有关说法中不正确的是(　　)
A．装置中出口①处的物质是Cl2，出口②处的物质是Cl2
B．该离子交换膜只能让阳离子通过，不能让阴离子通过
C．装置中发生反应的离子方程式为2Cl－＋2H＋(===)Cl2↑＋H2↑
D．该装置是将电能转化为化学能
电解
C
电解池应用 · 电冶金
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au
电解熔融的Al2O3
电解熔融的氯化物
【应用2】极活泼的金属很难通过置换得到，因此常用“电解法”冶炼，
让金属离子在阴极得到电子，生成对应单质。
“电解法”是冶炼钾、钙、钠、镁、铝等活泼金属的重要方法
①、为什么冶炼金属通常电解其氯化物？
氯化物熔点较低，电解时更节能
AlCl3是共价化合物，无法电解，只能选择Al2O3
②、为什么电解铝工业用Al2O3而不用AlCl3
思考5
电解池应用 · 电冶金
总方程式 阳极、阴极反应式
冶炼钠 2NaCl(熔融) 2Na＋Cl2↑ 2Cl－－2e－= Cl2↑
2Na＋＋2e－= 2Na
冶炼镁 MgCl2(熔融) Mg＋Cl2↑ 2Cl－－2e－= Cl2↑
Mg2＋＋2e－= Mg
冶炼铝 2Al2O3(熔融) 4Al＋3O2↑ 6O2－－12e－= 3O2↑
4Al3＋＋12e－= 4Al
总结
阳极：2Cl－－2e－= Cl2↑
阴极：金属离子 + xe- = 金属单质
电解铝特殊：6O2－－12e－= 3O2↑
电解池应用 · 电解精炼铜
【应用3】铜的冶炼方法有：火法炼铜、湿法炼铜。
工业上制备的铜，含Cu量约98.5%，还含有Fe、Ag、Au等杂质，为粗铜，
粗铜需要通过电解精炼处理才能得到纯度为99.99%精铜
粗铜
精铜
电解精炼
电解池应用 · 电解精炼铜
电解精炼规律：
阳极材料 — 待炼金属；阴极材料 — 目标金属
电解液：必须含有目标金属离子
为了将“粗铜”转化为“精铜”，应如何选择电极材料与电解液？
思考6
阳极材料：粗铜
阴极材料：精铜
电解液：CuSO4溶液
电解池应用 · 电解精炼铜
粗铜中含有
Zn、Fe、Ni、Ag、Au等杂质
除了Ag、Au外(不如Cu活泼），
均可作阳极反应物
阴极
阳极
Zn-2e-=Zn2+
Fe-2e-=Fe2+
Ni-2e-=Ni2+
Cu-2e-=Cu2+
Cu2++2e- = Cu
受阳极反应的影响，
溶液中的阳离子有:
Zn2+、Fe2+、Ni2+、Cu2+、H+
其中，Cu2+氧化性最强
Zn2+Fe2+Ni2+Cu2+
Cu2+
Ag、Au等金属杂质失电子能力弱，
会以单质形式沉积在阳极底部，
形成“阳极泥”，有很高的回收价值
Ag、Au
CuSO4
电解精炼铜原理
电解池应用 · 电解精炼铜
电解精炼一段时间后，电解液CuSO4中，Cu2+浓度会如何变化？
思考6
CuSO4中Cu2+浓度减小。
阳极生成的离子有Zn2+、Fe2+、Ni2+、Cu2+，而阴极一直在消耗Cu2+
【例2】金属镍有广泛的用途，粗镍中含有少量等杂质，可用电解法制备高纯度的镍，下列叙述正确的是（已知氧化性：）( )
A. 阳极发生还原反应，其电极反应式为
B. 电解过程中，阳极质量的减少量与阴极质量的增加量一定相等
C. 电解后，电解槽底部的阳极泥中含有和
D. 电解后，溶液中存在的金属阳离子只有和
C
电解池应用 · 电镀
【应用4】电镀是应用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属的方法。
主要目的是增强金属抗腐蚀能力，增加美观或表面硬度。
电镀时，通常把待镀金属作为阴极，把镀层金属一端作阳极，
用含有镀层金属离子的溶液作电镀液。
阳极
阴极
Cu(镀层金属)
Fe(镀件金属)
CuSO4溶液(含镀层金属离子)
电镀特点：电解质溶液的浓度保持不变
Cu - 2e- = Cu2+
Cu2+ + 2e- = Cu
电解液
电极材料
电极反应
电解池应用 · 电镀
电镀(铁制品上镀Cu) 电解精炼铜
阳极 电极材料 镀层金属铜(纯铜） 粗铜(含Zn、Fe、Ni、Ag、Au等杂质)
电极反应 Cu－2e－= Cu2＋ Cu－2e－= Cu2＋、Zn－2e－= Zn2＋、
Fe－2e－= Fe2＋、 Ni－2e－= Ni2＋
阴极 电极材料 待镀铁制品 精铜
电极反应 Cu2＋＋2e－=Cu
电解质溶液 含Cu2＋的盐溶液
电解精炼铜时，粗铜中的Ag、Au等不反应，沉积在电解池底部形成阳极泥
电镀和精炼对比
规律总结
阳极材料被损耗、阴极生成新产物，产物来源看溶液
【例3】利用如图所示装置可以在铜牌表面电镀一层银。下列有关说法正确的是（ ）
A.通电后，Ag＋向阳极移动
B.银片与电源负极相连
C.该电解池的阴极反应可表示为Ag＋＋e－=Ag
D.当电镀一段时间后，将电源反接，铜牌可恢复如初
C
电解池应用 · 电镀

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