选修 4 化学反应原理 （新课程人教版）

宁夏青铜峡市高级中学 夏正朝

第四章 第三节 电解池

电解质溶液用惰性电极电解的示例：电解类型

举例电极反应 溶液 P

H变化溶液复原方法物质类别 实例

仅溶剂水电解

仅溶质电解

溶质和溶剂同时电解

含氧酸 H2SO4

强碱 NaOH

活泼金属的含氧酸盐 Na2SO4

无氧酸 HCl

阳极： 4OH-- 4e- = O2 ↑ +2H2O

阴极： 4H+ + 4e- = 2H2↑

减小增大不变

H2O

阳极： 2Cl- - 2e- = Cl2↑阴极： 2H+ + 2e- = H2↑增大 HCl

不活泼金属的无氧酸盐 CuCl2阳极： 2Cl- - 2e- = Cl2↑阴极： Cu2+ + 2e- = Cu↓

减少 CuCl2

活泼金属的无氧酸盐 NaCl 阳极： 2Cl- - 2e- = Cl2↑阴极： 2H+ + 2e- = H2↑增大 HCl

不活泼金属的含氧酸盐 CuSO4

阳极： 4OH- - 4e- = O2↑+2H2O阴极： 2Cu2+ + 4e- = 2Cu↓减小 CuO或

CuCO3

二、电解原理的应用

电解饱和食盐水反应原理

思考 :（ 1 ）电解池的两极各产生什么现象 ? 若在两极附近均滴加酚酞试液，会有什么现象 ?（ 2 ）怎样初步检验两极产物的生成 ?（ 3 ）结合教材，分析产生这种现象的原因。

在 U 型管里装入饱和食盐水，用一根碳棒作阳极，一根铁棒作阴极。接通直流电源

实验装置

1. 电解食盐水现象：阳极：有（黄绿色）气体产生（使湿润的淀粉－ KI 溶液变蓝）阴极：有气泡产生 ( 检验时有爆鸣声），滴加酚酞溶液变红

阳极： 2Cl--2e- =Cl2↑阴极： 2H++2e- =H2↑总式： 2NaCl+2H2O=2NaOH+H2↑+Cl2↑( 条件 : 通直流电 )

实验装置

（ 1 ）生产设备名称：离子交换膜电解槽 阴极：碳钢 阳极：钛 阳离子交换膜：只允许阳离子通过 (Cl －、 OH －离子和气体不能通过 ) ，把电解槽隔成阴极室和阳极室。 （ 2 ）离子交换膜的作用：a 、防止氢气和氯气混合而引起爆炸；b 、避免氯气和氢氧化钠反应生成 ，而影响氢氧化钠的产量。

氯碱工业 : 离子交换膜法制烧碱

－+Cl2

Cl2

Cl—

H2

Na+

H+

OH—

淡盐水 NaOH 溶液

精制饱和NaCl 溶液 H2O （含少量 NaO

H ）离子交换膜

阳 极金属钛网 阴 极

碳钢网

阳极室阴极室

阳极： 2Cl- - 2e- = Cl2↑

阴极： 2H+ + 2e- = H2↑

总式： 2NaCl+ 2H2O = 2NaOH + H2↑ + Cl2↑( 条件 : 通直流电 )

2. 电镀 电镀是利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过程，它是电解原理的又一重要应用。电镀可以使金属更加美观耐用，增强防锈抗腐能力。例如，钢铁是人们最常用的金属，但钢铁有个致命的缺点，就是它们易被腐蚀。防止钢铁发生腐蚀的一种最常用方法就是在其表面镀上其他金属，如锌、铜、铬、镍等。电镀：电镀：电镀是利用电解原理在某些金属表面镀电镀是利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过程上一薄层其他金属或合金的过程，，铁片 铜片

硫酸铜溶液

① 电极： 阳极——镀层金属阴极——待镀金属制品 ② 电镀液： 含有镀层金属离子的电解质溶液。

** 溶液中 CuSO4 的浓度保持不变例如：在铁上镀铜

3. 铜的电解精炼　　一般火法冶炼得到的粗铜中含有多种杂质（如锌、铁、镍、银、金等），这种粗铜的导电性远不能满足电气工业的要求，如果用以制电线，就会大大降低电线的导电能力。因此必须利用电解的方法精炼粗铜。

粗铜 含杂质 (Zn Fe Ni Ag Au 等 )纯铜 粗铜 阳极： Zn - 2e- = Zn2+

Fe - 2e- = Fe2+

Ni -2e- = Ni2+

Cu - 2e- = Cu2+

Zn Fe Ni CuAg Au

阴极 : Cu2+ + 2e- = Cu ↓

阳极泥CuSO4 溶液阳极泥

阳极： 6O2--12 e- = 3O2↑ 阴极： 4Al3+ + 12e- = 4Al

4. 电冶金：（冶炼铝）

电解总式： 2Al2O3 4Al+3O2 ↑

原理 : Mn+ + ne- = M

* 助熔剂：冰晶石（ Na3AlF6 六氟合铝酸钠） 阳极材料 ( 碳 ) 和熔融氧化铝需要定期补充

（以碳为电极材料 , 电解熔融的 Al2O3 ）

冶炼铝设备图阳极C电解质烟罩熔融态铝钢壳

钢导电棒阴极C

耐火材料

电解池、电解精炼池、电镀池的比较电解池 电解精炼池 电镀池

定义形成条件电极名称电极反应

将电能转变成化学能的装置。应用电解原理在某些金属表面镀上一层其它金属或合金的装置

①两电极接直流电源②电极插入电解质溶液③形成闭合回路①镀层金属接电源正极待镀金属接电源负极②电镀液须含有镀层金属的离子

阳极：电源正极相连阴极：电源负极相连 阳极：镀层金属；阴极：镀件阳极：氧化反应阴极：还原反应 阳极：氧化反应阴极：还原反应

应用电解原理将不纯的金属提纯的装置。①不纯金属接电源正极纯的金属接电源负极②电解质溶液含待提

纯金属的离子阳极：不纯金属；阴极：纯金属阳极：氧化反应阴极：还原反应

电冶金： Mn+ + ne- = M

1. a 、 b 哪一极为正极？

2. 若要给铁叉镀锌， c 极选用什么材料？ 选择何种电解质溶液？

思考 :

a为正极

C 极为阳极，选用锌为电极；选择含锌离子的饱和盐溶液为电解液

c

e- e-

*. 在如下的装置中进行电解，并已知铁极的质量减小 11.2克。

（ 1 ） A 是电源的 极（ 2 ）电解过程中，电路中通过 摩电子（ 3 ） Ag 极的电极反应是 ； 析出物质是 克（ 4 ） Cu(a) 的电极反应是 ；（ 5 ） Cu(b) 的电极反应是 。

负0.4

2H+ + 2e- = H2↑0.4

Cu2+ + 2e- = Cu ↓

Cu - 2e- = Cu2+

阳极阴极阴极 阳极

- +

练习：

1 、 某硝酸盐晶体化学式为M(NO3)x·nH2O ，式量为 242 ，将 1.21g该晶体溶于水配成 100mL 溶液，用惰性电极进行电解。当有 0.01 mol 电子转移时，溶液中金属离子全部析出，此时阴极增重 0.32g 。求：① 金属 M 的相对原子质量及 x 、 n 值；② 电解溶液的 pH （溶液体积仍为 100mL ）。

作业：

2 、 用石墨电极电解 100mL H2SO4与 CuSO4 的混合液，通电一段时间后，两极均收集到 2.24L（标况）气体，则原混合液中 Cu2+ 的物质的量浓度为多少 mol/L ？