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电解原理的应用
第1章 化学反应与能量转化
重点：
1. 掌握电解精炼铜、电镀、氯碱工业等典型应用的工艺流程，明确各流程中电解原理的具体体现。
2. 能够书写电解应用过程中的电极反应式和总反应式，分析物质转化和能量变化情况。
难点：
1. 将电解原理迁移应用于新型电解技术（如电催化合成、废水处理），解决实际工程问题。
2. 从电解原理出发，综合考虑能耗、成本、环保等因素，优化电解工艺条件和设备设计。
如何判断电解池中电极，离子移动方向？
正阳
1
阳极氧化，阴极还原
2
阳极吸引阴离子，阴极吸引阳离子
3
电 冶 金
氯碱工业
电 镀
粗铜精炼
金属防护
应用
按图所示组装电解装置，电极材料为石墨，离子导体为饱和食盐水。
【分析】饱和食盐水中可能存在哪些离子，在电场中它们的移动方向如何，可能发生的电极反应是什么。
实验室电解饱和食盐水装置图
NaCl = Na+ + Cl- H2O ?? H+ + OH-
?
Na+、H+移向阴极
Cl-、OH-移向阳极
阴极：
2H+ +2e-= H2↑
2Na+ +2e-= 2Na
阳极：
2Cl- - 2e- = Cl 2↑
4OH - - 4e- = O 2↑+2H2O
一、电解饱和食盐水
【实验】接通电源，观察电极表面出现的现象。根据已有的化学知识，设法检验两极附近溶液组成的变化并判断气体产物。
阴
阳
阴极：有无色气体产生，阴极附
近溶液变红色。
阳极：有刺激性气味的黄绿色气
体产生，湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝色。
【实验】接通电源，观察电极表面出现的现象。根据已有的化学知识，设法检验两极附近溶液组成的变化并判断气体产物。
阴
阳
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑
阴极：2H＋＋2e－===H2↑
因H＋放电，故阴极区生成NaOH
2NaCl＋2H2O ==== 2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
通电
【思考】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
产品Cl2和H2能混合吗？
遇火或强光会爆炸
不能
可以使用阳离子交换膜隔离阴阳极！
阳离子交换膜：只允许阳离子和水通过，不允许阴离子和气体通过
a.防止H2和Cl2混合而引起爆炸；
b.避免Cl2和NaOH反应影响NaOH的产量。
c.平衡电荷，形成闭合回路的作用
黄铜矿
电解精炼粗铜时，以待精炼的铜（含Zn、Fe、Ni、Ag、Au等）作阳极，用CuSO4溶液作电解质溶液，可得含铜量为99.95%～99.98%的电解铜。
粗铜（含有锌、铁、镍、银、金、铂等微量杂质）
精铜
二、电解精炼铜
图1-3-5铜的电解精炼示意图
e-
e-
+
-
Cu2+
Zn2+
Fe2+
Ni2+
阴极
阳极
阳极泥（含Ag、Au、Pt等）
硫酸酸化的CuSO4溶液
Cu(粗铜) －2e－===Cu2＋
Cu2＋ +2e－=== Cu(精铜)
Ag、Pt 、Au等金属沉积
Zn－2e－===Zn2＋
Fe－2e－===Fe2＋
Ni－2e－===Ni2＋
电解一段时间后，Cu2+的浓度有何变化？
不断补充CuSO4溶液
铜离子变为铜单质，其他离子留在溶液中，从而达到精炼的目的
三、电镀
应用电解原理，在金属表面镀上一薄层金属或合金的方法叫作电镀。电镀的主要目的是提高金属的抗腐蚀能力、耐磨性能或改善金属制品的外观。例如，通常在铁制品表面镀上锌、锡、铬、镍等金属，以达到保护铁制品的目的。
阴极：Cu2++ 2e- = Cu
不变
阳极：Cu - 2e- = Cu2+
实质:
M
Mn+
Mn+
M
-ne-
+ne-
电解一段时间后，Cu2+的浓度有何变化？
电镀池
直流电源
﹢
﹣
阳极
阴极
镀层金属
镀件
电镀液：
含有镀层金属离子的盐溶液
阳 极：
镀层金属
阴 极：
镀件
特点：阳极本身参加电极反应；电解质溶液的浓度保持不变。
1、明确溶液中存在哪些离子 。
2、根据两极放电顺序判断哪些离子放电。
分析阳极反应时首先要看阳极材料，如果活泼电极（除Pt、Au、石墨、钛之外金属）则阳极本身失电子，发生氧化反应。如果阳极本身是惰性金属或石墨，则考虑溶液中阴离子放电。
3、根据阳极氧化，阴极还原分析得出产物。
分析电解反应的一般思路：
要点·点拨
1、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
四、电解类型
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
Na2SO4溶液
阴极
+
-
A
Na+
SO42-
H+
OH-
Na+
阳极
银
1、阳极为活泼电极：M – ne- = Mn+
四、电解类型
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
2、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
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
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
2、惰性电极（石墨或铂电极）电解
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
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
2、惰性电极（石墨或铂电极）电解
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
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
2、惰性电极（石墨或铂电极）电解
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电解放氧气生酸型
溶质 + H2O === O2↑ + 酸 + 金属单质
通电
惰性电极
活泼电极
电解类型
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
归纳总结

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