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第2课时 电解原理应用　
第四章 化学反应与电能
第二节 电解池
教学重点：电解原理的应用。
教学难点：电解原理的应用。
失电子的阴离子
发生氧化反应
还原剂
得电子的阳离子
发生还原反应
氧化剂
e-
e-
电解质溶液或
熔融电解质
阴离子移向
向移子离阳
阴极
（惰性电极）
阳极
（惰性电极）
电解池
电解池构成模型
电子导体
离子导体
知识回顾
电冶金
氯碱工业
电 镀
粗铜精炼
金属防护
应用
电解原理
电解饱和食盐水以制造烧碱、氯气和氢气的工业。
1、食盐水中存在的离子：
Na+ 、Cl- 、H+ 、OH-
2、离子放电顺序：
阳极：
2Cl- －2e- = Cl2↑
阴极：
2H+ + 2e- = H2 ↑
总反应：
3、电极反应：
2NaCl+2H2O === 2NaOH +Cl2↑+H2 ↑
电解
一、氯碱工业
氧化性：H+ ＞ Na+
还原性：Cl- ＞ OH-
H+
Na+
Cl-
OH-
1、产品Cl2和NaOH溶液会反应吗，那么Cl2能和NaOH溶液接触吗？
Cl2+2NaOH =NaCl+NaClO+H2O
2、产品Cl2和H2能混合吗？
遇火或强光会爆炸
解决方法：
生产设备：阳离子交换膜电解槽
不能
思考与讨论
若工业上采用下图的装置制备NaOH、H2 、Cl2，存在何种不足之处？如何解决这个问题？
使用离子交换膜
H+
Na+
Cl-
OH-
增强水的导电性
且不引进新的杂质
Cl2
Cl2
Cl—
H2
Na+
H+
多余OH—
淡盐水
NaOH溶液
精制饱和NaCl溶液
H2O
阳离子交换膜
阳 极
金属钛网
阴 极
碳钢网
阳极室
阴极室
+ —
？
多余Na+
(含少量NaOH)
？
循环利用
氯碱工业原理
2Cl- －2e- = Cl2↑
2H+ + 2e- = H2 ↑
思考：若将饱和氯化钠溶液换成熔融状态下的氯化钠，电极反应如何？
阴极：2Na+ + 2e-＝ 2Na
阳极：2Cl- －2e-＝ Cl2
总反应：2NaCl(熔融) 2Na + Cl2↑
电解
1、金属钠的制取
二、电冶金
使矿石中的金属离子获得电子变成金属单质的过程
1.金属冶炼：
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
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
2．应用
制取一些活泼金属单质
二、电冶金
生活中为了使金属增强抗腐蚀能力以及增加表面硬度和美观，通常在这些金属表面镀上一薄层在空气或溶液中不易发生变化的金属(如铬、镍、银)和合金(如黄铜)
阳极材料： ； 阴极材料：_______________。
电镀液：用含有 的溶液作电镀液。
1、含义：
2、目的：
使金属增强抗腐蚀能力，增加美观和表面硬度。
3、电镀池的构成:
镀层金属
待镀金属制品
镀层金属的电解质
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。
三、电镀
实质:
M
Mn+
Mn+
M
-ne-
+ne-
阳极：
阴极：
Cu2++2e-＝Cu
Cu-2e-=Cu2+
如果想在铁制品上镀铜，利用电解原理，该如何设计实验？
电极反应：
阳极
阴极
溶液？
CuSO4
电源？
总反应呢？
没有
实验结果：
在铁制品上镀了一层铜
换塑料片，能镀铜吗？
不能
塑料不导电
三、电镀
阴极
镀件
CuSO4溶液
阳极
＋
－
铜
电镀原理
Cu2＋
SO42－
e-
阴极：Cu2++ 2e- = Cu
电解一段时间后，Cu2+的浓度有何变化？
不变
阳极：Cu - 2e- = Cu2+
e-
动画探究
阳极
阴极
溶液？
CuSO4
镀件
含镀层金属离子的盐溶液
(3)电镀池结构
①阴极
②阳极
③电镀液:
(4)电镀的特点：
一多，一少，一不变。
---镀层金属
---待镀金属
含镀层金属阳离子的盐溶液
如Cr、Zn、Ag、Cu等。
阴极
阳极
电镀液
[归纳整理]
镀层金属
三、电镀
工业上制备的铜，其含Cu约98.5%，还含有Fe、Ag、Au等杂质，为粗铜，需要通过再次精炼处理才能得到纯度为99.99%精铜(用于电器及其他很多工)，如何用电解的方法得到纯铜？
思考：
粗铜
精铜
①湿法炼铜:
②火法炼铜
阳极
粗铜
CuSO4溶液
阴极
＋
－
Cu
Fe
Zn
Ni
Ag
Au
精铜
电解精炼铜原理
Cu2＋
Fe2＋
Zn2＋
Ni2＋
H＋
SO42－
Ag、Au
H＋
e-
e-
Zn - 2e- = Zn2+
Fe - 2e- = Fe2+
Ni - 2e- = Ni2+
Cu - 2e- = Cu2+
阳极：
(粗铜)
主要：
阴极：Cu2+ + 2e- = Cu
(精铜)
电解一段时间后，Cu2+的浓度有何变化？
不断补充CuSO4溶液
阳极泥
动画探究
四、电解精炼铜
四、电解精炼铜
---不活泼金属:Au、Ag
⑴粗铜所含的杂质
Zn、Fe、Ni、Ag、Au等
提炼金、银等贵重金属。
问：电解完后,电解质溶液有何变化？
①电解质溶液的Cu2+浓度减小，不断补充CuSO4溶液
②引入了Zn2+、Fe2+、Ni2+等杂质，需定时除去
电解原理
M
Mn+
Mn+
M
-ne-
+ne-
Mn+
M
+ne-
2NaCl+2H2O === 2NaOH +Cl2↑+H2 ↑
电解
电冶金
氯碱工业
电 镀
粗铜精炼
金属防护
应用
电解原理
惰性电极
活泼电极
分类
阳极：M – ne- = Mn+
类型①电解本身型
类型②电解水型
类型③电解放氢生碱型
类型④电解放氧气生酸型
一、阳极为活泼电极：M – ne- = Mn+
阴极：2H++2e-=H2↑
阳极：Cu - 2e-=Cu2+
总反应：Cu +H2SO4 === CuSO4 + H2 ↑
电解
溶质浓度减小，pH增大
1、用Cu做电极电解稀硫酸
H2SO4溶液
阴极
+
-
A
H+
SO42-
H+
OH-
H+
阳极
铜
溶质浓度增大，pH不变
阴极：2H++ 2e-=H2↑
阳极：2Ag- 2e-=2Ag+
总反应：2Ag +2H2O === 2AgOH + H2 ↑
电解
2、用银做电极电解硫酸钠溶液
一、阳极为活泼电极：M – ne- = Mn+
Na2SO4溶液
阴极
+
-
A
Na+
SO42-
H+
OH-
Na+
阳极
银
HCl溶液
阴极
+
-
A
H+
Cl-
H+
OH-
阳极
Pt
第1组、电解HCl、CuCl2溶液
阳极: 2Cl--2 e- = Cl2 ↑
阴极：2H++ 2e-= H2↑
2HCl === Cl2 ↑ + H2 ↑
电解
溶质浓度减小pH增大
二、惰性电极（石墨或铂电极）电解
CuCl2溶液
阴极
+
-
A
Cu2+
Cl-
H+
OH-
Cl-
阳极
Pt
CuCl2 === Cu+Cl2 ↑
电解
阳极: 2Cl-- 2 e-= Cl2 ↑
阴极：Cu2++2e-=Cu
溶质浓度减小
pH不变
复原：
加HCl
复原：
加CuCl2
电解对象： 电解质本身; 电解质浓度 降低;
pH 酸PH增大，盐不变 ，要把电解质溶液复原，加 电解质本身
特点:
类型①电解本身型
电解无氧酸(HF除外)、不活泼金属无氧酸盐的水溶液，就是电解质本身电解。例如：
2HCl===H2↑ + Cl2↑
CuCl2===Cu + C12↑
电解
电解
第2组、电解H2SO4、NaOH、Na2SO4溶液
二、惰性电极（石墨或铂电极）电解
H2SO4溶液
阴极
+
-
A
H+
SO42-
H+
OH-
H+
阳极
石墨
Na2SO4溶液
阴极
+
-
A
Na+
SO42-
H+
OH-
Na+
阳极
石墨
NaOH溶液
阴极
+
-
A
H+
OH-
Na+
OH-
阳极
石墨
阳极：4OH-- 4e- = 2H2O+O2 ↑
阴极：4H ++ 4e- = 2H2 ↑
2H2O === 2H2 ↑+O2 ↑
通电
溶质浓度增大
pH酸酸碱碱中中
复原：
加溶质
电解含氧酸、强碱和活泼金属含氧酸盐的水溶液，实际上都是电解水，即：
电解对象：电解水；电解质浓度增大；
pH 酸PH减小，碱PH增大，盐不变，要把电解质溶液复原，加水 。
特点:
类型②电解水型
2H2O === 2H2 ↑+O2 ↑
通电
第3组、电解NaCl、MgCl2溶液
二、惰性电极（石墨或铂电极）电解
NaCl溶液
阴极
+
-
A
Na+
Cl-
H+
OH-
阳极
石墨棒
MgCl2溶液
阴极
+
-
A
Mg2+
Cl-
H+
OH-
Cl-
阳极
石墨棒
阳极：2Cl- －2e- = Cl2↑
阴极：2H+ + 2e- = H2 ↑
2NaCl+2H2O===2NaOH +Cl2↑+H2 ↑
电解
MgCl2+2H2O===Mg(OH)2↓+Cl2↑+H2 ↑
电解
溶质浓度减小pH增大
复原：
加对应无氧酸
电解活泼金属无氧酸盐溶液时，电解的总化学方程式的通式可表示为：
电解对象： 水和盐的阴离子；电解质浓度 减少，
pH 增大； 要把电解质溶液复原，加对应的无氧酸 。
特点:
类型③电解放氢生碱型
溶质 + H2O === H2↑+ 碱 + 卤素单质X2(或S)
通电
第4组、电解CuSO4 、AgNO3溶液
二、惰性电极（石墨或铂电极）电解
CuSO4溶液
阴极
+
-
A
Cu2+
SO42-
H+
OH-
阳极
石墨棒
AgNO3溶液
阴极
+
-
A
Ag+
H+
OH-
NO3-
阳极
石墨棒
阴极：2Cu2++4e-=2Cu
阳极：4OH-- 4e-=2H2O+O2 ↑
阴极：4Ag++4e-=4Ag
阳极：4OH-- 4e- =2H2O+O2 ↑
2CuSO4+2H2O === 2Cu +O2↑+2H2SO4
电解
4AgNO3+2H2O ===4Ag +O2↑+4HNO3
电解
溶质浓度减小pH减小
电解不活泼金属含氧酸盐溶液，电解的总化学方程式的通式可表示为：
电解对象： 水和金属阳离子；电解质浓度 减小，
pH减小；要把电解质溶液复原：加金属氧化物 。
特点:
类型④电解放氧生酸型
溶质 + H2O === O2↑ + 酸 + 金属单质
通电
meiyangyang8602
电解规律（惰性电极）
阳极：S2- > I- > Br- > Cl- > OH- > 含氧酸根 > F-
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅰ与Ⅲ区：电解本身型 如CuCl2 、HCl
Ⅰ与Ⅳ区：放氢生碱型 如NaCl
Ⅱ与Ⅲ区：放氧生酸型 如CuSO4、AgNO3
Ⅱ与Ⅳ区：电解水型 如Na2SO4、H2SO4 、NaOH
阴极：Ag+>Fe3+>Cu2+>H+>Fe2+>Zn2+>（H+）>Al3+>Mg2+>Na+
练习1、下图所示装置中，a、b都是惰性电极，通电一段时间后，b电极附近溶液呈红色。下列说法正确的是(　　)
A、X是负极，Y是正极
B、Pt是阴极，Cu是阳极
C、CuSO4溶液的pH逐渐减小
D、CuSO4溶液的pH不变
C
练习2、粗铜中含有杂质，用下图装置精炼铜。下列有关说法正确的是（ ）
A、a 是粗铜、b 是纯铜
B、反应前后CuSO4 电解液的浓度保持不变
C、阴极电极反应为：Cu2++2e-=Cu
D、电解过程中，a、b两极质量的变化量一直相等
C
练习3、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（ ）
（已知氧化性：Fe2+＜Ni2+＜Cu2+）
A、阳极发生还原反应，其电极反应式：Ni2+ + 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Fe2+ 和Zn2+
D、电解后，电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt
D

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