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第二節　電解池
第2課時 電解池原理的應用
第四章　 化學反應與電能
電解池 · 原理應用
電解池原理
工業應用
電解飽和食鹽水
（氯堿工業）
電鍍
(A表面生成B單質）
電冶金
（獲取活潑金屬單質）
電解精煉銅
（粗銅 → 精銅）
2NaCl＋2H2O == 2NaOH＋Cl2↑＋H2↑
電解
Mn+ + ne - = M
Cu2++2e- = Cu
Cu2++2e- = Cu
NaCl
溶液
電解池應用 · 電解飽和食鹽水
【應用1】“電解飽和食鹽水”即“電解飽和NaCl溶液”，
因其主要產物為NaOH和Cl2，工業上又稱之為“氯堿工業”
以石墨為電極材料，電解飽和NaCl溶液，
寫出該電解池的陰極、陽極反應與總反應
飽和
NaCl溶液
陽極：
2Cl－－2e－ = Cl2↑
陰極：
2H2O＋2e－ = H2↑＋2OH－
總反應：
2 Cl－＋2H2O == H2↑＋Cl2↑＋2OH－
2NaCl＋2H2O == 2NaOH＋Cl2↑＋H2↑
電解
電解
思考1
電解池應用 · 電解飽和食鹽水
思考2
①、“氯堿工業”陽極產物與陰極產物分別是什么？
②、如果向氯化鈉溶液中滴入酚酞，電解一段時間后會出現什么現象？
③、如何檢驗陽極生成的氣體為Cl2？如何檢驗陰極生成的氣體為H2？
陽極：Cl2
陰極：H2、NaOH
陰極附近的溶液變紅
將濕潤的“淀粉-KI試紙”靠近陽極氣體,可觀察到試紙變藍，即為Cl2
【試紙檢驗氣體必須“濕潤”】【“淀粉-KI試紙”用于檢驗氧化性物質】
H2用“點燃法”檢驗
NaCl
溶液
電解池應用 · 電解飽和食鹽水
飽和
NaCl溶液
思考3
①、陽極電解生成的Cl2與陰極電解生成的NaOH有機會接觸反應，使產物損失
Cl2+2NaOH =NaCl+NaClO+H2O
該裝置存在弊端：陽極與陰極聯通。
②、陽極生成的Cl2與陰極電解生成的H2有機會接觸，強光條件下易爆炸
H2 + Cl2 = 2HCl
電解池應用 · 電解飽和食鹽水
離子交換膜電解槽
“氯堿工業”工業設備改進
增加陽離子交換膜
只允許陽離子通過，將電解槽隔成陽極室和陰極室。
可避免H2和Cl2混合；
同時避免Cl2和NaOH反應從而影響NaOH的產量。
離子交換膜法工作原理
－
+
淡鹽水
陽極室
陰極室
陽 極
金屬鈦網
陰 極
碳鋼網
陽離子交換膜
精制飽和NaCl溶液
Na+
Cl2
H2O（含少量NaOH）
H2
H+
OH—
Cl—
允許陽離子通過(Cl－、OH－離子和氣體不能通過)
NaOH溶液
電解池應用 · 電解飽和食鹽水
電 解 飽 和 食 鹽 水
液堿
濕氫氣
濕氯氣
NaOH
含氯漂白劑
Cl2
H2
HCl
有機合成
造紙
玻璃
肥皂
紡織
印染
有機合成
氯化物合成
農藥
鹽酸
有機合成
金屬冶煉
電解池應用 · 電解飽和食鹽水
電解池應用 · 電解飽和食鹽水
思考4
若將飽和NaCl溶液換成熔融狀態下的NaCl ，
電極反應發生什么變化？產物會發生什么變化？
陰極：2Na+ + 2e-＝ 2Na
陽極：2Cl- －2e-＝ Cl2↑
陽極：
2Cl－－2e－ = Cl2↑
陰極：
2H2O＋2e－ = H2↑＋2OH－
2NaCl＋2H2O == 2NaOH＋Cl2↑＋H2↑
電解
2NaCl(熔融) == 2Na + Cl2↑
電解
電解飽和食鹽水
（氯堿工業）
電解熔融氯化鈉
（冶煉金屬鈉）
電解池應用 · 電解飽和食鹽水
【例1】如圖是工業電解飽和食鹽水的裝置示意圖，下列有關說法中不正確的是(　　)
A．裝置中出口①處的物質是Cl2，出口②處的物質是Cl2
B．該離子交換膜只能讓陽離子通過，不能讓陰離子通過
C．裝置中發生反應的離子方程式為2Cl－＋2H＋(===)Cl2↑＋H2↑
D．該裝置是將電能轉化為化學能
電解
C
電解池應用 · 電冶金
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au
電解熔融的Al2O3
電解熔融的氯化物
【應用2】極活潑的金屬很難通過置換得到，因此常用“電解法”冶煉，
讓金屬離子在陰極得到電子，生成對應單質。
“電解法”是冶煉鉀、鈣、鈉、鎂、鋁等活潑金屬的重要方法
①、為什么冶煉金屬通常電解其氯化物？
氯化物熔點較低，電解時更節能
AlCl3是共價化合物，無法電解，只能選擇Al2O3
②、為什么電解鋁工業用Al2O3而不用AlCl3
思考5
電解池應用 · 電冶金
總方程式 陽極、陰極反應式
冶煉鈉 2NaCl(熔融) 2Na＋Cl2↑ 2Cl－－2e－= Cl2↑
2Na＋＋2e－= 2Na
冶煉鎂 MgCl2(熔融) Mg＋Cl2↑ 2Cl－－2e－= Cl2↑
Mg2＋＋2e－= Mg
冶煉鋁 2Al2O3(熔融) 4Al＋3O2↑ 6O2－－12e－= 3O2↑
4Al3＋＋12e－= 4Al
總結
陽極：2Cl－－2e－= Cl2↑
陰極：金屬離子 + xe- = 金屬單質
電解鋁特殊：6O2－－12e－= 3O2↑
電解池應用 · 電解精煉銅
【應用3】銅的冶煉方法有：火法煉銅、濕法煉銅。
工業上制備的銅，含Cu量約98.5%，還含有Fe、Ag、Au等雜質，為粗銅，
粗銅需要通過電解精煉處理才能得到純度為99.99%精銅
粗銅
精銅
電解精煉
電解池應用 · 電解精煉銅
電解精煉規律：
陽極材料 — 待煉金屬；陰極材料 — 目標金屬
電解液：必須含有目標金屬離子
為了將“粗銅”轉化為“精銅”，應如何選擇電極材料與電解液？
思考6
陽極材料：粗銅
陰極材料：精銅
電解液：CuSO4溶液
電解池應用 · 電解精煉銅
粗銅中含有
Zn、Fe、Ni、Ag、Au等雜質
除了Ag、Au外(不如Cu活潑），
均可作陽極反應物
陰極
陽極
Zn-2e-=Zn2+
Fe-2e-=Fe2+
Ni-2e-=Ni2+
Cu-2e-=Cu2+
Cu2++2e- = Cu
受陽極反應的影響，
溶液中的陽離子有:
Zn2+、Fe2+、Ni2+、Cu2+、H+
其中，Cu2+氧化性最強
Zn2+Fe2+Ni2+Cu2+
Cu2+
Ag、Au等金屬雜質失電子能力弱，
會以單質形式沉積在陽極底部，
形成“陽極泥”，有很高的回收價值
Ag、Au
CuSO4
電解精煉銅原理
電解池應用 · 電解精煉銅
電解精煉一段時間后，電解液CuSO4中，Cu2+濃度會如何變化？
思考6
CuSO4中Cu2+濃度減小。
陽極生成的離子有Zn2+、Fe2+、Ni2+、Cu2+，而陰極一直在消耗Cu2+
【例2】金屬鎳有廣泛的用途，粗鎳中含有少量等雜質，可用電解法制備高純度的鎳，下列敘述正確的是（已知氧化性：）( )
A. 陽極發生還原反應，其電極反應式為
B. 電解過程中，陽極質量的減少量與陰極質量的增加量一定相等
C. 電解后，電解槽底部的陽極泥中含有和
D. 電解后，溶液中存在的金屬陽離子只有和
C
電解池應用 · 電鍍
【應用4】電鍍是應用電解原理在某些金屬表面鍍上一薄層其他金屬的方法。
主要目的是增強金屬抗腐蝕能力，增加美觀或表面硬度。
電鍍時，通常把待鍍金屬作為陰極，把鍍層金屬一端作陽極，
用含有鍍層金屬離子的溶液作電鍍液。
陽極
陰極
Cu(鍍層金屬)
Fe(鍍件金屬)
CuSO4溶液(含鍍層金屬離子)
電鍍特點：電解質溶液的濃度保持不變
Cu - 2e- = Cu2+
Cu2+ + 2e- = Cu
電解液
電極材料
電極反應
電解池應用 · 電鍍
電鍍(鐵制品上鍍Cu) 電解精煉銅
陽極 電極材料 鍍層金屬銅(純銅） 粗銅(含Zn、Fe、Ni、Ag、Au等雜質)
電極反應 Cu－2e－= Cu2＋ Cu－2e－= Cu2＋、Zn－2e－= Zn2＋、
Fe－2e－= Fe2＋、 Ni－2e－= Ni2＋
陰極 電極材料 待鍍鐵制品 精銅
電極反應 Cu2＋＋2e－=Cu
電解質溶液 含Cu2＋的鹽溶液
電解精煉銅時，粗銅中的Ag、Au等不反應，沉積在電解池底部形成陽極泥
電鍍和精煉對比
規律總結
陽極材料被損耗、陰極生成新產物，產物來源看溶液
【例3】利用如圖所示裝置可以在銅牌表面電鍍一層銀。下列有關說法正確的是（ ）
A.通電后，Ag＋向陽極移動
B.銀片與電源負極相連
C.該電解池的陰極反應可表示為Ag＋＋e－=Ag
D.當電鍍一段時間后，將電源反接，銅牌可恢復如初
C
電解池應用 · 電鍍

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