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第四章 電化學(xué)基礎(chǔ)
第二節(jié) 電解池
與電源負(fù)極相連的電極產(chǎn)生氫氣(H2)
與電源正極相連的電極產(chǎn)生氧氣(O2)
回顧初中電解水的實(shí)驗(yàn)
H20
陰極：
陽極：
為提高溶液導(dǎo)電性，通常向水中加入什么物質(zhì)提高電解速率？
+
-
電解水實(shí)驗(yàn)：
Na+
HCO3-
OH-
H+
Na+
CO32-
H+
OH-
OH-
H+
HCO3-
Na+
CO32-
CO32-
CO32-
比如在水中加入Na2CO3提高溶液導(dǎo)電性
陽極：
陰極：
+
-
Na+
HCO3-
OH-
H+
Na+
CO32-
H+
OH-
OH-
H+
HCO3-
Na+
CO32-
CO32-
CO32-
H2
H2
H2
O2
O2
O2
e-
e-
電解水實(shí)驗(yàn)：
陽極：
陰極：
陰極：
吸引溶液中的陽離子（Na+、H+）
OH－失電子——發(fā)生氧化反應(yīng)
4OH－— 4e－=O2 ↑ + 2H2O
陽極：
吸引溶液中的陰離子(OH－、CO32－、HCO3－)
H+得電子——發(fā)生還原反應(yīng)
總反應(yīng)：
即：4H2O+4e－= 4OH－+2H2
H+來自于水的電離
OH-來自于水的電離
4H++4e－ = 2H2↑
一、電解原理
對照下列問題進(jìn)行探究：
（1）明確電解池的陰、陽極，辨別陽極材料（惰性電極還是活性電極）。
（2）通電前，溶液中有哪些離子 如何運(yùn)動？
（3）通電后，電子的移動方向，離子的移動方向是怎樣的？
（4）陰、陽兩極各有什么現(xiàn)象？離子放電的先后順序是怎樣的？
（5）如何書寫電極反應(yīng)試和總反應(yīng)式？
（6）電解質(zhì)溶液濃度如何變化？溶液PH如何變化？
（7）電解過程中體系減少了什么？如何恢復(fù)原溶液？
（8）你能總結(jié)幾種判斷電解池陰極、陽極的方法？
實(shí)驗(yàn)探究：電極電解NaCl、CuSO4混合溶液
參看[實(shí)驗(yàn)4－2]（教材P79）
盤點(diǎn)收獲：
（1）明確電解池的陰、陽極，辨別陽極材料（惰性電極還是活性電極）。
（2）通電前，溶液中有哪些離子 如何運(yùn)動？
（3）通電后，電子的移動方向，離子的移動方向是怎樣的？
有Na+、CI—、Cu2+、SO42-、H+、OH—，作自由運(yùn)動。
Na+、Cu2+、H+
陰極
陽極
CI—、SO42-、OH—
陽極是惰性電極
電子：電解池的陽極→電源的正極導(dǎo)線電源負(fù)極→電解池陰極。
離子：
實(shí)驗(yàn)探究：電極電解NaCl、CuSO4混合溶液
盤點(diǎn)收獲：
（4）陰、陽兩極各有什么現(xiàn)象？離子放電的先后順序是怎樣的？
（5）如何書寫電極反應(yīng)試和總反應(yīng)式？
（6）電解質(zhì)溶液濃度如何變化？溶液PH如何變化？
陰極(C)：Cu2++2e－= Cu（還原反應(yīng)）
陽極(C)：2Cl—－2e－= Cl2↑（氧化反應(yīng)）
總反應(yīng)式：
CuCl2溶液濃度減小，溶液PH增大。
陰極：
產(chǎn)生黃綠色氣體，淀粉KI試紙變藍(lán)。
放電順序：CI—>OH—、SO42-
陽極：
石墨棒上出現(xiàn)紅色的固體物質(zhì)。
放電順序：Cu2+>H+、Na+
實(shí)驗(yàn)探究：電極電解NaCl、CuSO4混合溶液
實(shí)驗(yàn)探究：電極電解NaCl、CuSO4混合溶液
盤點(diǎn)收獲：
（7）電解過程中體系減少了什么？如何恢復(fù)原溶液？
（8）你能總結(jié)幾種判斷電解池陰極、陽極的方法？
消耗溶質(zhì)CuCl2
向電解后的溶液中加入一定質(zhì)量的CuCl2固體即可恢復(fù)。
2.電解池電極判斷方法：
方法1：看與電源的連接方式（與電源負(fù)極相連的是陰極）
（與電源正極相連的是陽極）
方法2：看電子流動方向（得到電子或電子流入的一極是陰極）
（失去電子或電子流出的一極是陽極）
方法3：看電流方向（電流流出的一極是陰極）
（電流流入的一極是陽極）
方法4：看離子移動方向（陽離子移向的一極是陰極）
（陰離子移向的一極是陽極）
方法5：看電極反應(yīng)類型（化合價降低，發(fā)生還原反應(yīng)的是陰極）
（化合價升高，發(fā)生氧化反應(yīng)的是陽極）
方法6：看電極質(zhì)量變化（電極材料質(zhì)量增重是陰極）
（電極質(zhì)量減輕是活潑電極材料，作陽極）
方法7：看電極產(chǎn)物的性質(zhì)(生成還原性物質(zhì)如H2、金屬單質(zhì)的是陰極)
(生成氧化性物質(zhì)如O2、Cl2、I2等的是陽極)
思考與交流：
在電解NaCl、CuSO4溶液的實(shí)驗(yàn)中，陽離子Na+、Cu2+、H+向 極移動，但是首先在電極上析出了是 ，而不是 ，說明 ，如果Cu2+消耗完了，H+、Na+誰會放電呢？同樣，在陽極上先析出的是 ，如果Cl-消耗完了，又會怎樣呢？
陰
Cu
H2、Na
Cu2+比H+、Na+先放電
Cl2
離子的放電順序
①陰極：（陽離子在陰極上按放電順序得電子被還原，不考慮電極材料）
水溶液中只考慮此部分
濃度很大時排在H+(酸電離)前面
在水溶液中不放電，只在熔融狀態(tài)下放電。
3.物質(zhì)（離子）在電解過程中的放電順序（總結(jié)提升）
Ag+＞Hg2+＞Fe3+＞Cu2+＞H+（酸電離）＞Pb2+＞Sn2+＞Fe2+＞Zn2+＞H+（水電離） ＞Al3+＞Mg2+＞Na+＞Ca2+＞K+
②陽極：（要分析電極材料）
a.活性電極（活潑金屬）作陽極時：電極本身放電（溶解）。
b.惰性電極（C、Pt、Au等）作陽極時：陰離子在陽極上按放電順序失電子被氧化。
放電順序：活性陽極(金屬)＞S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根＞F－
陰離子放電順序：S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根＞F－
水溶液中只考慮此部分
注意：在溶液中含氧酸根離子不放電，常指最高價(中心原子)含氧酸根離子不放電，但非最高價(中心原子)含氧酸根離子的放電能力比OH－的強(qiáng)，如SO32—、MnO42—等。
電解池 原電池
電極材料
電極名稱
電極反應(yīng)
能量變換
電子流向
特征
可以相同可以不同
可以相同可以不同
電能→化學(xué)能
化學(xué)能→電能
有外接電源
本身是電源，外接用電器
負(fù)→陰 陽→正
負(fù)→導(dǎo)線→正
4.電解池與原電池的區(qū)別
正極：還原反應(yīng)
負(fù)極：氧化反應(yīng)
正負(fù)極由電極材料決定
活潑性較強(qiáng)的金屬做負(fù)極
陰極：還原反應(yīng)
陽極：氧化反應(yīng)
陰陽極由外接電源決定
與電源負(fù)極相連的做陰極
與電源正極相連的做陽極
二次電池放電、充電過程關(guān)系圖
放電
負(fù)極
正極
還原反應(yīng)
—氧化反應(yīng)
—陰極
—陽極
充電
—還原反應(yīng)
氧化反應(yīng)
——正極
——負(fù)極
（原電池）
（電解池）
外接電源
電極
電極反應(yīng)
電極反應(yīng)
電極
明確溶液中存在哪些離子
根據(jù)陽極氧化、陰極還原分析得出產(chǎn)物
判斷陽極材料及陰陽兩極附近離子種類及離子放電順序
先電離
后電解
16
5.電極反應(yīng)式的書寫的一般思路
附：書寫電解方程式的注意事項(xiàng)
（1）首先看陽極材料，若陽極是活性電極，陽極本身失去電子被氧化，若陽極是惰性電極，陰離子在陽極放電。
（2）找出溶液中所有離子
（3）按放電順序?qū)懗鲫庩枠O反應(yīng)（注意三種守恒關(guān)系）
（4）加和得到總反應(yīng)
（5）若有H+、OH-。由水電離產(chǎn)生的，則總反應(yīng)中需將其變成H2O，所有總反應(yīng)的條件均為電解 。
(1). 寫出用石墨電極電解硫酸銅溶液的電極反應(yīng)式及總反應(yīng)式
(2). 寫出用銅做電極電解硫酸銅溶液的電極反應(yīng)式
陽極
4OH- - 4e- = 2H2O + O2↑
或 2H2O - 4e- = 4H+ + O2↑
陰極
2Cu2+ + 4e- = 2Cu
總反應(yīng)式
2CuSO4+2H2O===2Cu+2H2SO4+O2↑
電解
陽極 ( Cu )：
陰極 ( Cu )：
Cu － 2e– ＝ Cu2+
Cu2+ + 2e– ＝ Cu
【課堂練習(xí)】
【課堂練習(xí)2】
分析下圖，哪些是原電池，哪些是電解池？
①③⑤
⑥⑦
類型 實(shí)例 電極反應(yīng)（均為惰性電極） 實(shí)際電解對象 電解質(zhì)溶液濃度 溶液PH 電解質(zhì)溶液復(fù)原
電解水型
電解電解質(zhì)型
電解電解質(zhì)和水型
H2SO4
NaOH
Na2SO4
H2O
增大
增大
增大
增大
減小
不變
加H2O
加H2O
加H2O
HCl
CuCl2
HCl
CuCl2
減小
減小
增大
增大
加HCl
加CuCl2
NaCl
CuSO4
電解質(zhì)和水
部分離子濃度減小
部分離子濃度減小
增大
減小
加HCl
加CuO
或CuCO3
陽極:4OH--4e-=2H2O+O2↑
或 2H2O－4e－＝4H++O2↑
陰極:4H++ 4e- =2H2 ↑
或2H2O+4e－＝ 2H2 ↑ +4OH-
陽: 2Cl--2e - =Cl2 ↑陰: 2H++ 2e - =H2 ↑
陽: 2Cl--2e - =Cl2 ↑陰: Cu 2++ 2e - = Cu
陽: 2Cl--2e - =Cl2 ↑陰: 2H++ 2e - =H2 ↑
陽: 4OH--4e- =2H2O+O2↑陰: 2Cu 2++ 4e- =2 Cu
6. 電解規(guī)律
電解質(zhì)溶液恢復(fù)原狀的方法：少什么加什么，少多少加多少。（一般是陽極產(chǎn)物和陰極產(chǎn)物組合形成的化合物）
A、a為負(fù)極，b為正極 B、a為陽極，b為陰極 C、電解過程中，d電極質(zhì)量增加 D、電解過程中，氯離子濃度不變
陰極d：
陽極c：
2Cl– – 2e– ＝
Cu2+ + 2e– ＝ Cu
C
【課堂練習(xí)3】 如右圖是電解氯化銅溶液的裝置,其中c、d為石墨電極，則下列有關(guān)判斷正確的是（ ）
Cl2
↑
C
【課堂練習(xí)4】完成下列溶液的電極反應(yīng)（以石墨為電極電解）
6 氫溴酸 7 FeCl3溶液
1 硝酸溶液 2 KOH溶液 3 NaNO3溶液
4 AgNO3溶液 5 KCl溶液
電解水型
電解電解質(zhì)和水型
電解電解質(zhì)本身型
【課堂練習(xí)5】用惰性電極電解下列溶液，一段時間后，再加入一定質(zhì)量的另一種物質(zhì)(中括號內(nèi))，溶液能與原來溶液完全一樣的是(　　)
A．NaCl[鹽酸] B．NaOH[H2O]
C．CuCl2[HCl] D．CuSO4[Cu(OH)2]
B
電解質(zhì)溶液恢復(fù)原狀的方法：少什么加什么，少多少加多少。（一般是陽極產(chǎn)物和陰極產(chǎn)物組合形成的化合物）
二. 電解原理的應(yīng)用
1.電解飽和NaCl溶液
（氯堿工業(yè)）
兩極材料：碳棒或其它惰性電極
NaCl == Na+ + Cl–
H2O == H+ + OH–
陰極：
陽極：
2Cl– – 2e– ＝ Cl2↑
2H+ + 2e– ＝ H2↑
2NaCl + 2H2O === 2NaOH + H2↑+ Cl2↑
總反應(yīng)：
通電
陽極產(chǎn)物 Cl2 和陰極產(chǎn)物 NaOH（H2）如何檢驗(yàn)？
陽極：
使?jié)駶櫟腒I淀粉試紙 變藍(lán)
陰極：
滴入酚酞，溶液變紅
–
+
Cl2
Cl2
Cl—
H2
Na+
H+
OH—
淡鹽水
濃NaOH溶液
精制飽和NaCl溶液
陽離子交換膜
陽 極
金屬鈦網(wǎng)
陰 極
碳鋼網(wǎng)
陽極室
陰極室
電解飽和食鹽水的原理示意圖
稀NaOH溶液
（1）生產(chǎn)設(shè)備名稱：離子交換膜電解槽
陰極：碳鋼 陽極：鈦(惰性)
氯堿工業(yè)：離子交換膜法制燒堿
（2）離子交換膜的作用：
a、防止氫氣和氯氣混合而引起爆炸；
b、避免氯氣與氫氧化鈉反應(yīng)生成次氯酸鈉影響氫氧化鈉 的產(chǎn)量。
只允許陽離子通過(Cl－、OH－離子和 氣體不能通過)，把電解槽隔成陰極室和陽極室。
陽離子交換膜：
原料的精制
粗鹽的成分:
除雜的過程:
粗鹽水
過量BaCl2
(除SO42-)
過量NaOH
(除Mg2+、Fe3+)
過量Na2CO3
(除Ca2+、Ba2+)
過濾
(除泥沙及沉淀)
含少量Ca2+、 Mg2+
陽離子交換塔
(除Ca2+、 Mg2+)
精制鹽水
BaCl2必須在Na2CO3之前
適量HCl
(除CO32- 、OH-)
必須先過濾再加鹽酸
泥沙、Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42－雜質(zhì)，會與堿性物質(zhì)反應(yīng)產(chǎn)生沉淀，損壞離子交換膜.
含氯漂白劑
有機(jī)合成、造紙
玻璃、肥皂
紡織、印染
有機(jī)合成
氯化物合成
農(nóng)藥
金屬冶煉
有機(jī)合成
HCl
鹽酸
電解飽和食鹽水
以氯堿工業(yè)為基礎(chǔ)的化工生產(chǎn)
H2
NaOH
濕氯氣
濕氫氣
液堿
Cl2
思考:
利用電解原理，用鐵、銅、硫酸銅溶液能否實(shí)現(xiàn)在鐵上鍍銅？怎樣實(shí)現(xiàn)？
2、電鍍
⑴ 定義：
利用電解原理在某些金屬的表面鍍上一薄層其它金屬或是合金的方法。
⑵ 電鍍材料的選擇：
陰極
⑶ 裝置：
銅
鍍件
CuSO4溶液
陽極
陰極
（電鍍銅）
陽極：
陰極：
Cu – 2e– = Cu2+
Cu2+ + 2e– = Cu
⑷ 電鍍的特點(diǎn)：
電鍍液的濃度不變。
陽極參加反應(yīng)
——鍍件(待鍍金屬)
陽極
—— 鍍層金屬
電鍍液
——含有鍍層金屬離子的溶液
1. a 、b哪一極為正極？
2. 若要給鐵叉鍍銀，
a極選用什么材料？
選擇何種溶液？
【思考】
e–
–
+
陽極
陰極
a極選用Ag
3、電冶金
2Al2O3 (熔融) ＝＝＝ 4Al + 3O2↑
通電
MgCl2 (熔融) == Mg + Cl2↑
2NaCl (熔融) == 2Na + Cl2↑
AlCl3 ？
MgO ？
為什么不電解鈉、鎂、鋁的鹽溶液？
通電
通電
冰晶石
鹽溶液則相當(dāng)于電解水中的H+得到氫氣
電解是最強(qiáng)有力的氧化還原手段，所以電解法是冶煉金屬的一種重要的方法。例如：冶煉Na、Ca、Mg、Al等活潑的金屬。
陽極
陰極
純銅
粗銅
4、銅的電解精煉
粗銅：含雜質(zhì)（Zn、Fe、Ni、Ag、Au 等）
陽極：
Zn – 2e– = Zn2+
Fe – 2e– = Fe2+
Ni – 2e– = Ni2+
Cu – 2e– = Cu2+
Zn
Fe
Ni
Cu
Ag
Au
陰極：
陽極泥
思考：電解完后，CuSO4溶液的濃度有何變化？
硫酸銅溶液
Cu2+ + 2e– = Cu
稍變小
若把陰極純銅換成鐵棒，電解過程變嗎？
不變，但不是精煉銅了，而叫電鍍銅。

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