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第四章 化学反应与电能
第二节 电解池 课时3
玻璃
肥皂
纺织
NaOH
Cl2
盐酸
含氯漂白剂
氯丁橡胶
烧碱、氯气都是重要的化工原料。工业上通过电解饱和食盐水制得。
1.了解电解在氯碱工业中的应用。
2.了解电解在电镀、电解精炼及电冶金方面的应用。
一、电解原理的应用
1.电解饱和食盐水——氯碱工业
（1）原理
阳极：2Cl－-2e－===Cl2↑
阴极：2H2O+2e－===H2↑+2OH－
总反应：2NaCl+2H2O===Cl2↑+H2↑+2NaOH
电解
2Cl－+2H2O===Cl2↑+H2↑+2OH－
电解
（2）现象及检验
阴极：有无色、无味气泡产生，滴加酚酞，
溶液变红，点燃气体后，有爆鸣声。
阳极：有黄绿色、刺激性气味的气体产生，
使湿润的淀粉KI试纸变蓝。
【思考】该装置是否能安全、有效的得到所需要的产物？
不能，①Cl2接触NaOH溶液会反应使产品不纯
②H2和Cl2混合遇火或遇强光爆炸。
（3）离子交换膜
离子交换膜法电解饱和食盐水原理示意图
离子交换膜是一类高分子膜，它能选择性地使物质通过。阳离子能通过阳离子交换膜，而阴离子则不能通过。
Na＋不断从阳极区进入阴极区，而阴极区产生的OH－只能留在阴极区，可以得到浓度较高的NaOH溶液。
防止H2、Cl2混合发生爆炸。
避免Cl2与NaOH反应，影响NaOH的产量。
阳极区
阴极区
（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
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＋
（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
铁制镀件逐渐溶解，铜片上附着新生成的铜，电镀液蓝色逐渐变浅。阳极反应为：Fe-2e-=Fe2+,阴极反应为：Cu2++2e-=Cu。
问题与讨论
电镀前，如果将铜片与直流电的负极相连，铁制镀件与直流电源的
正极相连，通电后观察到的现象是什么？阴极和阳极发生的反应分
别是什么？
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
电解质溶液浓度减小，
因为mCu（溶解）< mCu（析出）
t/s
c(Cu2＋)
【思考】电解精炼铜时所用的电解质溶液中都含有Cu2+,通电一 段时间后,
电解质溶液中的c(Cu2+)分别如何变化
4.电冶金
（1）金属冶炼的本质
金属冶炼就是使矿石中的金属离子获得电子变成金属单质的过程，从它们的化合物中还原出来。如：Mn＋＋ne－===M。
K、Ca 、 Na、 Mg、Al等金属的还原性很强,因此不能用一般的方法和还原剂使其从化合物中还原出来,只能用电解其化合物熔融状态方法来冶炼.如工业冶炼 NaCl— Na MgCl2—Mg Al2O3—Al
（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.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】
2.利用如图所示装置模拟电解原理在工业生产中的应用。下列说法正确的是(　　)
A．氯碱工业中，X电极上的反应式是
4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
B．电解精炼铜时，Z溶液中的Cu2＋浓度不变
C．在铁片上镀铜时，Y是纯铜
D．制取金属镁时，Z是熔融的氯化镁
D
电解原理的应用
电解饱和食盐水
电镀
电解精炼
电冶金
原理
现象及检验
离子交换膜
产品及应用
定义
目的
电镀池构成
特点
原理
本质
工业电解熔融氯化钠

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