电解原理及应用
【本讲教育信息】 一. 教学内容：
电解原理及应用
二. 教学目标 理解电解原理，掌握电极反应式的书写及电解原理的应用 三. 教学重点、难点 电解原理 ［教学过程］ 一、电解原理： 电解是电流通过电解质溶液而在阴、阳两极发生氧化还原反应的过程； 电解池是将电能转化为化学能的装置；构成条件为：必须连接有直流电源，要有电极（阴、阳极），以及电解质溶液或熔融电解质。 在电解过程中与电源正极相连的极称为阳极，在阳极上发生氧化反应；与电源负极相连的极称为阴极，在阴极上发生还原反应；电解质溶液中的阴离子移向阳极，阳离子移向阴极。 说明： 1、电解质溶液的导电过程实质上就是其电解过程。在电解池中电子流向：电子由电源的负极→电解池的阴极，再由电解质溶液→电解池的阳极→电源正极。溶液中离子的移动方向：溶液中阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动。 2、电解与电离的比较： 条件 过程 特点 联系 电离 电解质溶于水或熔化状态下 电解质离解成为自由移动的离子, 如2＋－CuCl2＝Cu＋2Cl 只产生自由移动的离子 电解 电解质电离后, 再通直流电 阴、阳离子定向移动, 在两极上失、得电子成为原子或分子, 如 CuCl2＝Cu（阴极）＋Cl2（阳极） 发生氧化还原反应, 生成新物质 电解必须建立在电离的基础上 3、电解池与原电池的判断： 有外加电源的装置一定是电解池，无外加电源的装置一定是原电池, 多池组合时, 一般是含有活泼金属的池为原电池，其余都是在原电池带动下工作的电解池；若最活泼的电极相同时，则两极间活泼性差别较大的是原电池，其余为电解池。 4、电解池的反应原理： 放电：阳离子得到电子或阴离子失去电子。离子放电的顺序取决于离子的本性，也与离子浓度和电极材料有关。 （1）阳极产物的判断
先看电极，若是活泼电极（金属活动顺序表Ag以前，包含Ag），电极放电，溶液中的阴离子不放电；若是惰性电极（如铂、石墨等），则看溶液中阴离子的失电子能力。 在惰性电极上，阴离子放电顺序为：
（2）阴极产物的判断：
直接根据阳离子放电顺序进行判断，阳离子放电顺序为：
注意：高价含氧酸根离子一般不放电 5、分析电解问题的基本思路：
＋－通电前：电解质溶液中含有哪些阴、阳离子（包括水电离出的H和OH）。 通电时：阴离子移向阳极，阳离子移向阴极，结合放电顺序分析谁优先放电。 写电极反应式，并结合题目要求分析电解结果，如两极现象、水的电离平衡移动、离子浓度的变化、pH变化等。 ［分析讨论］按要求填写下表（用惰性电极电解下列物质的溶液） 电解质（溶液） CuCl2 HCl Na2SO4 H2SO4 NaOH NaCl CuSO4 阳极反应 2Cl―2e＝Cl2↑ 2Cl―2e＝Cl2↑ 4OH―4e＝2H2O＋O2↑ 4OH―4e＝2H2O＋O2↑ 4OH―4e＝2H2O＋O2↑ 2Cl－2e＝Cl2↑ 4OH―4e＝2H2O＋O2↑ ―－－－―－―－―－―－―－阴极反应 Cu＋2e＝Cu 2H＋2e＝H2↑ 2H＋2e＝H2↑ 2H＋2e＝H2↑ 2H＋2e＝H2↑ 2H＋2e＝H2↑ Cu＋2e＝Cu 2＋－＋－＋－＋－＋－＋－2＋－总反应方程式 CuCl2＝Cu＋Cl2↑ 2HCl＝H2↑＋Cl2↑ 2H2O＝2H2↑＋O2↑ 2H2O＝2H2↑＋O2↑ 2H2O＝2H2↑＋O2↑ 溶液pH 变化 稍变大 变大 不变 减小 增大 2NaCl +2H2O＝ 增大 2NaOH + H2↑+ Cl2↑ 2 CuSO4＋2H2O＝2 Cu＋2H2SO4＋O2↑ 减小 规律总结：用惰性电极电解不同的电解质溶液时： 电解质无氧酸（除HF）、不活泼金不活泼金属的含氧酸盐、含氧酸、可溶性碱、活－的组成 属的无氧酸盐（F除外） 活泼金属的无氧酸盐 泼金属的含氧酸盐 被电解的物质 实例 电解质本身 电解质和水都发生变化 电解水 CuCl2、HBr、HCl NaCl、CuSO4、AgNO3 H2SO4、NaOH、KNO3 二、电解原理的应用： 1、电解精炼铜原理： ①粗铜的溶解与纯铜的生成： －2＋阳极（粗铜）：Cu－2e＝ Cu 2＋－
阴极（纯铜）： Cu＋ 2e＝Cu
②比铜活泼的金属：Zn、Fe、Ni只溶解，不析出；
③比铜不活泼的金属：Au、Pt不溶解，而以单质沉积形成阳极泥； ④电解质溶液中CuSO4的浓度基本不变； 2、电镀：
镀件作阴极，镀层金属作阳极，含镀层金属离子的电解质配成电镀液；
2
电镀铜的原理：
－2＋
阳极（镀层金属）：Cu－2e＝ Cu
2＋－
阴极（镀件）： Cu＋2e＝Cu 电镀液浓度不变；
3、氯碱工业：电解饱和食盐水制氢氧化钠和氯气： 电极反应及总反应：
－－
阳极反应：2Cl－2e＝ Cl2↑（氧化反应）
＋－
阴极反应：2H＋2e＝H2↑（还原反应） 总反应离子方程式： －－
2Cl＋2H2O＝2OH＋ H2↑＋Cl2↑ 总反应：
阴极区 阳极区
4、电冶金：
通过电解熔融的氯化钠制取金属钠，电解熔融的氧化铝冰晶石的混合物制取金属铝：
－－
制取金属钠：阳极反应：2Cl－2e ＝Cl2↑
＋－
阴极反应：2Na＋2e＝2Na
－
制取金属铝：阳极反应：6O2?－12e ＝3O2↑
3＋－
阴极反应：4Al＋12e＝4Al
说明：
1、原电池、电解池和电镀池的比较： 原电池 电解池 电镀池 应用电解原理在某些金属表面镀上一 层其他金属的装置 非自发反应 有电源 1. 镀层金属接电源正极, 待镀金属接电 源负极 2. 电镀液必须含有 镀层金属的离子 定义（装置特点） 将化学能转变成电能的装置 将电能转变成化学能的 装置 反应特征 装置特征 自发反应 无电源，两极不同 非自发反应 有电源, 两极可同可不 同 形成条件 1. 活泼性不同的两极（连接） 2.电解质溶液（电极插入其中并与电极自发反应） 3.形成闭合回路 1. 两电极连接直流电源 2. 两电极插入电解质溶 液 3. 形成闭合回路 电极名称（电极构成） 负极: 较活泼金属（电子流 出的极） 正极: 较不活泼的金属 （或能导电的非金属）（电子 流入的极） 名称同电解,但有阳极：与电源正极相连的限 极 制条件 阴极：与电源负极相连的 阳极:必须是镀层极 金 属；阴极: 镀件 阳极: 金属电极电极反应
负极: 氧化反应, 一般是金 阳极: 氧化反应, 溶液中3