化学公式定理大全18(电解原理)
电解的原理
电解的原理电解是一种通过电流使电解质发生化学变化的过程。
在电解过程中，电解质溶液或熔融状态下的电解质被电流通过，发生氧化还原反应，从而在阳极和阴极上析出相应的物质。
电解是一种重要的化学反应过程，广泛应用于电化学、冶金、化工等领域。
电解的基本原理是电解质在电场作用下发生离子迁移，从而在电极上发生氧化还原反应。
在电解过程中，电解质溶液中的正离子向阴极迁移，而负离子向阳极迁移。
当正离子到达阴极时，它们接受电子并发生还原反应；而当负离子到达阳极时，它们失去电子并发生氧化反应。
这样，电解质溶液中的物质就被分解成了对应的元素或化合物。
电解的原理可以用化学方程式来表示。
以氯化钠为例，当氯化钠溶液被电解时，会发生如下的化学反应：在阴极上，2H2O + 2e→ H2 + 2OH-。
在阳极上，2Cl→ Cl2 + 2e-。
综合反应，2H2O + 2Cl→ H2 + Cl2 + 2OH-。
从上述化学反应可以看出，电解过程中氯化钠分解为氢气、氯气和氢氧根离子。
这个过程就是电解的基本原理所在，通过电流使电解质分解成相应的物质。
电解的原理也可以通过离子迁移和电极反应来解释。
在电解质溶液中，正离子向阴极迁移的同时，阴离子向阳极迁移。
在电极上，正离子接受电子发生还原反应，而负离子失去电子发生氧化反应。
这样，电解质溶液中的化学物质就被分解成了相应的物质。
电解的原理对于许多工业过程具有重要意义。
例如，电解可以用于生产金属、制取氯气、生产氢氧化钠等。
在电化学领域，电解也被广泛应用于电池、电解池等设备中。
此外，电解还可以用于废水处理、废气处理等环境保护领域。
总之，电解是一种重要的化学反应过程，其原理是通过电流使电解质发生化学变化。
电解的原理可以通过化学方程式、离子迁移和电极反应来解释。
电解的原理在工业生产、电化学、环境保护等领域有着广泛的应用。
通过深入理解电解的原理，可以更好地应用电解技术，促进工业生产和科学研究的发展。
电解反应的反应原理
电解反应的反应原理电解反应是指在电解质溶液中，当通电时，正负电荷离子在电场作用下向相反方向移动，从而发生化学反应的过程。
电解反应是电化学中非常重要的一种化学反应类型，它在生产、实验室分析和环境保护等方面都有着广泛的应用。
电解反应的基本原理是离子在电场中的迁移，它遵循着离子在电场中迁移的规律。
在电解质溶液中，正离子向阴极迁移，而负离子向阳极迁移。
当正离子在阴极接受电子并发生还原反应时，负离子在阳极失去电子并发生氧化反应。
这样，电解质溶液中的正负离子就会发生化学反应，从而导致电解反应的发生。
电解反应的原理可以用化学方程式来表示。
以氯化钠为例，当氯化钠溶液被电解时，其中的氯离子在阳极发生氧化反应，生成氯气：2Cl^→ Cl2 + 2e^-。
而钠离子在阴极发生还原反应，生成钠金属：2Na^+ + 2e^→ 2Na。
这样，氯化钠溶液就发生了电解反应，生成了氯气和钠金属。
除了溶液电解反应外，固体电解反应也是电解反应的一种形式。
在固体电解反应中，固体电解质在高温下被电解，正负离子在固体电解质中迁移并发生化学反应。
固体电解反应在工业生产中有着重要的应用，例如氧化铝的电解制取铝金属，氯化钠的电解制取氯气和氢气等。
电解反应的原理也与电解槽的结构和电解条件密切相关。
电解槽通常由阳极、阴极和电解质溶液组成，通过外加电源施加电压，使阳极和阴极之间产生电场，从而促使正负离子在电解质溶液中迁移并发生化学反应。
电解条件如电流密度、温度、电解质浓度等也会对电解反应的进行产生影响。
总之，电解反应是离子在电场中迁移并发生化学反应的过程，它是电化学中的重要内容之一。
通过深入理解电解反应的原理，我们可以更好地应用电解反应在生产和实验室分析中，为社会和科学研究做出更大的贡献。
电解原理和电解规律的应用
电解原理和电解规律的应用
电解原理是指在电解质溶液中通过直流电源供电，将正极称为阳极，负极称为阴极，通过电解将电能转化为化学能，使阳极上的阴离子得失电子而发生氧化，阴极上的阳离子得失电子而发生还原的过程。
电解规律是指通过电解实验发现的一系列现象和定律，包括法拉第定律、质量守恒定律、容积守恒定律、电化学当量定律等。
其中，法拉第定律是电解规律的基础，它描述了电解过程中电荷量与电解质的物质转化量之间的关系。
电解原理和电解规律的应用广泛，具体包括以下几个方面：
1. 电解用于金属的电镀和电解脱脂等表面处理工艺，如通过电解镀铬可以使金属表面光亮，提高其耐腐蚀性；
2. 电解还原法用于金属的提取和精炼，如电解法提取铜、锌等金属；
3. 电解法用于水的电解制氢和氧气，产生高纯度的氢气和氧气；
4. 电解还原法用于某些有机合成反应，如格氏试剂的制备等；
5. 电解在电池中的应用，如通过电解反应将化学能转化为电能，实现电池的正常工作。
总的来说，电解原理和电解规律的应用覆盖了材料的加工处理、金属提取精炼、能源转化等多个领域，对于工业生产和科学研究都具有重要意义。
电解原理
5．电解规律：（1）电解含氧酸、强碱溶液及活泼金属的含氧酸盐，实质上是电解水，电解水型。
问：初中电解水时加硫酸或氢氧化钠增强导电性，影响水的电解吗？电解硫酸和氢氧化钠时为何H2和O2之比大于2？氧气溶解度大于氢气又为何硫酸一定大于2，而氢氧化钠可能等于2？硫酸根可能放电。
（2）电解不活泼金属的含氧酸盐，阳极产生氧气，阴极析出不活泼金属，放氧生酸型。
练习：电解硫酸铜方程式。
加入下列哪些物质可以恢复到硫酸铜原来的溶液：氧化铜、氢氧化铜、铜、碳酸铜。
（3）电解不活泼金属无氧酸盐，实际上是电解电解质本身，分解电解质型。
（4）电解活泼金属（K/Ca/Na）的无氧酸盐，阴极产生氢气，阳极析出非金属，放氢生碱型。
电解池1．电解电解CuCl2使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程叫做电解。
如用惰性电极电解CuCl2溶液时，电极反应式：阳极2Cl——2e—=Cl2↑（氧化反应）阴极Cu2++2e—=Cu（还原反应）电解方程式为：CuCl2Cu+Cl2↑2．电解池把电能转变为化学能的装置叫做电解池或电解槽。
电解池与直流电源的连接其中跟直流电源或原电池的负极相连的电极是电解池的阴极；跟直流电源或原电池的正极相连的电极是电解池的阳极。
3．铜的电解精炼和电镀铜⑴铜的精炼以粗铜做阳极，精铜做阴极，硫酸铜（加入一定量的硫酸）做电解液，如图：电解精炼铜原理两极反应式如下：阳极Cu—2e—＝Cu2+阴极Cu2++2e—=Cu⑵电镀铜电镀铜和精炼铜的原理是一致的，但阴、阳两极材料略有差别：1、精炼铜时，粗铜板作阳极，纯铜片作阴极，用CuSO4溶液(加入一定量的硫酸)作电解液。
2、电镀铜时，镀层金属(铜片)作阳极，待镀件(铁片)作阴极，用含有镀层金属离子的电解质(CuSO4)配成电镀液。
镀铜［重点难点点拨］一、电解原理1．电解质溶液的导电我们知道，金属导电时，是金属内部的自由电子发生的定向移动，而电解质溶液的导电与金属导电不同。
法拉第电解定律
英国物理学家和化学家M.法拉第在总结大量实验结果的基础上，于1834年所确定的关于电在电极上析出（或溶解）的物质的质量m同通过电解液的总电量Q（即电流强度I与通电时间t的乘积）成正比，即m＝K Q＝K It,其中比例系数K的值同所析出（或溶解）的物质有关,叫做该物质的电化学当量（简称电化当通过各电解液的总电量Q相同时，在电极上析出（或溶解）的物质的质量m同各物质的化学当量C（即原子量A与原子价Z之比值）成正比。
电解第二定律也可表述为:物质的电化学当量K同其化学当量C成正比，即式中比例系数α对所有的物质都有相同的数值，通常把它写成 1/F，F叫做法拉第常数，简称法拉第，其值为9.648455×104库仑／摩尔。
可以把电解第一定律和电解第二定律合用一个公式表示如下若物质的质量m以克表示时的数值恰等于其化学当量，则称物质的量为1克当量。
按照法拉第电解定律,在电极上析出（或溶解）一克当量物质所需的电荷量为F。
当物质的量为一摩尔时，组成该物质的原子个数等于阿伏伽德罗常数N o，其值约为6.022×1023每摩尔。
因此，按照法拉第定律，在电极上析出一摩尔物质所需的电量Z F,它等于N o个Z价离子所带电量的绝对值之和。
每一Z价离子所带电量的绝对值等于基本电荷e（电子所带电量的绝对值,约为1.602×10-19库仑）的Z倍,由此可见即基本电荷e等于法拉第常数F与阿伏伽德罗常数N o之比。
法拉第电解定律是电化学中的重要定律，在电化生产中经常用到它。
历史上，法拉第电解定律曾启发物理学家形成电荷具有原子性的概念，这对于导致基本电荷e的发现以及建立物质的电结构理论具有重大意义。
在R.A.密立根测定电子的电荷e以后,曾根据电解定律的结果计算阿伏伽德罗常数N o。
电解工作原理
电解工作原理电解工作原理电解是指在电解质溶液中，通过外加电压的作用下，将离子化合物分解成为原子或者分子的过程。
电解质溶液中的离子化合物在外加电压的作用下，会发生氧化还原反应，其中正极受到氧化作用，负极受到还原作用。
一、电解基础知识1.1 电解质电解质是指在水或其他溶剂中能够导电的物质。
根据导电性能可将其分为强电解质和弱电解质。
1.2 伏安定律伏安定律是描述了在恒定温度下，在两个金属极板之间通过一定浓度的溶液时，所测得的流过这个体系的直流（DC）与所加施于体系上的直流（DC）之间关系。
1.3 法拉第定律法拉第定律是指在相同温度和浓度下，在两个金属极板之间通过一定浓度的溶液时，所测得的流过这个体系的直流（DC）与时间之间关系。
二、电解反应机理2.1 金属阴极反应机理金属阴极反应机理是指在电解质溶液中，金属阴极受到还原作用，金离子被还原成为金属。
例如，在含有铜离子的铜盐溶液中，当外加电压时，铜离子被还原成为固态铜。
2.2 氧化性阳极反应机理氧化性阳极反应机理是指在电解质溶液中，氧化性阳极受到氧化作用，形成阳极产物。
例如，在含有硫酸的溶液中，当外加电压时，水分子被氧化成为氧气和氢离子。
2.3 还原性阳极反应机理还原性阳极反应机理是指在电解质溶液中，还原性阳极受到还原作用，形成阴极产物。
例如，在含有钠离子的钠盐溶液中，当外加电压时，钠离子被还原成为固态钠。
三、电解实验步骤3.1 实验仪器准备实验所需仪器包括：直流电源、导线、两个金属板（一个阴极和一个阳极）、容器（可以装下浓缩的电解质溶液）。
3.2 实验步骤（1）将电解质溶液倒入容器中，放置两个金属板。
（2）将直流电源连接到两个金属板上。
（3）调整电压，使其适合于所用的电解质。
（4）观察金属板上的反应，记录下来。
四、应用领域电解技术广泛应用于化工、冶金、环保等领域。
例如：4.1 电镀电镀是指在金属表面上沉积一层金属或其他材料的过程。
通过控制电流密度和时间，可以在表面形成均匀且具有良好性能的薄膜。
高中化学知识点—电解原理及其应用
高中化学知识点规律大全——电解原理及其应用1．电解原理[电解、电解池(槽)] 使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程叫做电解．借助于电流引起氧化还原反应的装置，也就是把电能转变为化学能的装置，叫做电解池或电解槽． 构成电解池(电解槽)的条件： (1)有外加直流电源．(2)有电解质溶液或熔融的离子化合物．(3)有两个电极(材料为金属或石墨，两极材料可相同或不同)： 阴极：与直流电源的负极直接相连的一极． 阳极：与直流电源的正极直接相连的一极． (4)两个电极要与电解质溶液接触并形成回路．注意 电解池的阴、阳极完全由外加直流电源的负、正极确定，与电极材料本身的性质无关．而原电池的正、负极则由构成电极材料本身的性质决定．[惰性电极和活性电极] 在电解时，根据电极本身是否参与氧化还原反应，可把电极分为惰性电极和活性电极两类： (1)惰性电极(C 、Pt 等)：只起导电作用，不参与反应；(2)活性电极(除Pt 、Au 外的其余金属)：当作阳极时，除起导电作用外，还失去电子变成金属阳离子进入溶液中． [电解原理]阴极：阴极→发生还原反应→溶液中的金属阳离子或H ＋得电子→电极的质量增加或放出H2→电极本身一定不参加反应．阳极：阳极→发生氧化反应→活性电极溶解或惰性电极时溶液中的阴离子(或OH －)失去电子→电极的质量减轻或放出O 2或析出非金属单质．电子流向：外接电源(+)→外接电源(一)→电解池阴极→溶液中离子定向移动→电解池阳极→外接电源(+)． 电流方向：与电子流向相反． [离子的放电顺序](1)在阴极上．在阴极上发生的是得电子反应，因此，电极本身只起导电作用而不能发生氧化还原反应，发生反应的是溶液中的阳离子，它们得电子的能力顺序为： Ag ＋、Fe 3＋、Cu 2＋、H ＋、Pb 2＋、Fe 2＋、Zn 2＋、（H ＋）、Al 3＋、Mg 2＋、Na ＋、Ca 2＋、K ＋得电子能力由易到难说明 上列顺序中H ＋有两个位置：在酸溶液中，H ＋得电子能力在Cu 2＋与Pb 2＋之间；若在盐溶液中，则H ＋位于Zn 2＋与Ag ＋之间．(2)在阳极上．首先应考虑电极是活性电极还是惰性电极，若为活性电极，则是阳极本身失去电子被氧化成阳离子进入溶液中，即：+-=-n M ne M ，此时不能考虑溶液中阴离子的失电子情况；若为惰性电极，溶液中的阴离子失电子的能力顺序为：NO 3－或SO 42－等含氧酸根、OH －、Cl －、Br －、I －、S 2－失电子能力由弱到强电 离 电 解 发生条件 电解质受热或受水分子的作用(无须通电)受直流电的作用特 征 阴、阳离子作不规则的运动，无明显化学变化阴、阳离子作定向移动，在两极上有物质析出说 明 电解质电离时，发生了物理变化和化学变化①电解质溶液的导电过程，就是该溶液的电解过程②温度升高，电解质溶液的导电能力增强，电解速度加快(但金属的导电性随温度升高而减弱)实 例 CuCl 2＝Cu 2＋+2Cl － CuCl 2Cu 2＋+Cl 2↑ 相互关系 电解质只有在电离后才能电解[原电池与电解池]电极电极反应电子转移方向能量转变举例原电池正、负极由电极材料决定：相对活泼的金属作负极；较不活泼的金属作正极负极：电极本身失去电子，发生氧化反应正极：溶液中的阳离子得到电子，发生还原反应电子由负极流出，经外电路回正极化学能转变为电能铜锌原电池负极：Zn－2e－＝Zn2＋正极：2H＋+2e－＝H2↑电解池阴、阳极完全由外加直流电源的负、正极决定：与直流电源正极相连的是阳极；与直流电源负极相连的是阴极阴极：较易获得电子的阳离子优先得到电子，发生还原反应阳极，金属或较易失去电子的阴离子优先失去电子，发生氧化反应电子由直流电源的负极流出，经导线到达电解池的阴极，然后通过电解液中的离子放电，电子再从阳极经导线回到直流电流的正极电能转变为化学能以石墨为电极电解CuCl2溶液阳极：2C1－－2e－＝C12↑阴极：Cu2＋+2e－＝Cu↓物质代表物参加电解的物质阴极(区)产物阳极(区)产物溶液pH的变化酸含氧酸H2SO4、HNO3H2O H2O2减小无氧酸(除HF)HCl HCl H2C12增大碱强碱NaOH、KOH H2O H2O2增大盐不活泼金属的无氧酸盐CuCl2CuCl2Cu C12增大(若考虑C12的溶解，则pH减小)活泼金属的无氧酸盐NaCl NaCl、H2O H2、NaOH C12减小不活泼金属的含氧酸盐CuSO4、AgNO3CuSO4、H2OAgNO3、H2OCu；Ag O2、H2SO4O2、HNO3增大活泼金属的含氧酸盐K2SO4、NaNO3KNO3、Na2SO4H2O H2O2不变归纳：(1)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：2H2O2H2↑+ O2↑(2)电解无氧酸(HF除外)、不活泼金属无氧酸的水溶液，就是电解溶质本身．例如：2HCl H2↑+ Cl2↑CuCl2Cu + C12↑(3)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：溶质+ H2O H2↑+ 碱+ 卤素单质X2(或S)(4)电解不活泼金属含氧酸盐的溶液时，电解的总化学方程式的通式可表示为：溶质+ H2O O2↑+ 酸+ 金属单质(5)电解时，若只生成H2，pH增大．若只生成O2，则pH减小．若同时生成H2和O2，则分为三种情况：电解酸的溶液，pH减小；电解碱的溶液，pH增大；电解盐的溶液，pH不变．2．电解原理的应用[铜的电解精炼、电镀铜]项目铜的电解精炼电镀铜含义利用电解原理将粗铜中的杂质(如锌、铁、镍、银、金等)除去，以获得电解铜(含Cu的质量分数达99．95％～99．98％)的过程利用电解原理在某些金属的表面镀上一薄层其他金属(铜)或合金的过程目的制得电解铜，以增强铜的导电性使金属更加美观耐用，增强防锈抗腐能力电解液CuSO4溶液(加入一定量的硫酸) 含有镀层金属离子(Cu2＋)的电解质溶液作电镀液(如CuSO4溶液)阳极材料粗铜镀层金属(Cu) 阴极材料纯铜待镀金属制品电极反应式阴极Cu2＋+2e－＝Cu Cu2＋+2e－＝Cu阳极Cu－2e－＝Cu2＋Zn－2e－＝Zn2＋Ni－2e－＝Ni2＋Cu－2e－＝Cu2＋特点①阳极反应为粗铜中的Cu及杂质失去电子而溶解②溶液中CuSO4的浓度基本不变①阳极本身失去电子而溶解②溶液中金属阳离子的浓度保持不变③溶液的pH保持不变说明当阳极上的Cu失去电子变成Cu2+溶解后，银、金等金属杂质以单质的形式沉积于电解槽底，形成阳极泥①铜镀层通常主要用于电镀其他金属之前的预镀层，以使镀层更加牢固和光亮②电镀工业的废水中常含剧毒物质如氰化物、重金属等．因此必须经过处理才能排放[氯碱工业](1)电解饱和食盐水溶液的反应原理．阳极电极反应式(Fe棒)：2H＋+2e－＝H2↑(H＋得电子产生H2后，阴极区OH－浓度增大而显碱性)阳极电极反应式(石墨)：2C1――2e－＝Cl2↑电解的总化学方程式：2NaCl + H2O2NaOH + H2↑+ Cl2↑(2)设备：离子交换膜电解槽．离子交换膜电解槽主要由阳极、阴极、离子交换膜、电解槽框和导电铜棒等组成，每台电解槽由若干个单元槽串联或并联组成．电解槽的阳极用金属钛制成；阴极由碳钢网制成．(3)阳离子交换膜的作用：①把电解槽隔为阴极室和阳极室；②只允许Na＋通过，而Cl－、OH－和气体则不能通过．这样，既能防止生成的H2和Cl2相混合而发生爆炸，又能避免C12进入阴极区与NaOH溶液作用生成NaClO而影响烧碱的质量．(4)离子交换膜法电解制烧碱的主要生产流程说明为除去粗盐中的Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋、SO42－等杂质离子，需依次加入过量的BaCl2溶液(除去SO42－)、NaOH溶液(除去Mg2＋、Fe3＋)和Na2CO3溶液(除去Ca2＋和剩余的Ba2＋)，最后加入盐酸中和NaOH以及将剩余的Na2CO3转化为NaCl．。
电解的基本规律
电解后溶液中溶质的质量分数增大，若要恢复 原来的浓度，只需加入一定量的水即可。
6、电解规律(用惰性电极电解时) ⑵、电解无氧酸溶液(氢氟酸除外)、不活泼金属的 无氧酸盐溶液时，实质上是电解质本身被电解。 如电解盐酸、CuCl2溶液等时 电解盐酸 阳极： 2Cl －－ 2e－＝Cl2↑ 阴极： 2H+ +2e－＝ H2 ↑ 电解 总反应：2HCl＝＝ Cl2↑ + H2↑ 电解后溶液中溶质的质量分数减小，若要恢复 原来的组成和浓度，需加入一定量的溶质(通入一 定量的HCl气体)
纯铜
－
+
粗铜
CuSO4溶液 Fe－2e－＝Fe2+ Cu－2e－＝Cu2+
二、电解原理的应用 2、电镀 ⑴、概念：应用电解原理在某些金属表面镀上一层 其它金属或合金的过程。 + － ⑵、电镀池形成条件 镀层金属
镀件
①、镀件作阴极
②、镀层金属作阳极
③、含镀层金属阳离子 的盐溶液作电解液 含镀层金属离子的盐溶液 ⑶、电镀的特点 电镀液的组成及酸碱性保持不变
电解的基本规律
第四单元
第一节 一、电解原理
电解原理及应用
电解原理
1、电解 使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极 引起氧化还原反应的过程。 2、电解池： 电能转化为氧化还原反应的化学能
现象： ①电流表指针发生偏转 ②与电源正极相连的电极上 有气泡析出，与电源负极相 连的电极上有红色物质析出 C C
CuCl2溶液
二、海水提镁
1. 富集与分离：使Mg2+沉淀 ——工业上选择Ca(OH)2悬浊液 2. 将Mg(OH)2还原为Mg ——用电解法 MgCl2的熔点低于MgO，所以选MgCl2为电解液 3. 电解熔融的MgCl2
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阳极材料 粗铜
使金属更加美观耐用， 增强防锈抗腐能力 含有镀层金属离子 (Cu2＋)的电解质溶液作 电镀液 (如 CuSO4 溶液 ) 镀层金属 (Cu)
阴极材料 纯铜
待镀金属制品
电阴 极极
Cu
2＋
－
+2e
＝
Cu
Cu2＋
－
+2e
＝
Cu
反 阳
应 极
式
Cu－
－
2e
＝
Cu2＋
Zn
－
－
2e
＝
Zn
2＋
Ni
－
－
不活泼金属 的含氧酸盐
CuSO4、 AgNO 3
CuSO 4 、 H 2 O AgNO 3、 H 2O
Cu； Ag
O2、 H 2SO4 O2、 HNO 3
活泼金属的 K 2SO4、NaNO 3
H2O
H2
O2
含氧酸盐 KNO 3、 Na2SO4
溶液 pH 的变化 减小 增大
增大 增 大 (若 考 虑 C12 的溶 解 ， 则 pH 减小 ) 减小
2e
＝
Ni
2＋
Cu
－
－
2e
＝
Cu2＋
①阳极反应为粗铜中的 Cu 及杂质失去电 ①阳极本身失去电子而溶解
特 点 子而溶解
②溶液中金属阳离子的浓度保持不变
②溶液中 CuSO4 的浓度基本不变
③溶液的 pH 保持不变
当阳极上的 Cu 失去电子变成 Cu2+溶解 ①铜镀层通常主要用于电镀其他金属之前
后，银、金等金属杂质以单质的形式沉积
钢网制成． (3) 阳离子交换膜的作用：①把电解槽隔为阴极室和阳极室；②只允许
＋
Na
通过，而
Cl － 、OH － 和气
体则不能通过． 这样，既能防止生成的 H 2 和 Cl2 相混合而发生爆炸， 又能避免 C12 进入阴极区与 NaOH
溶液作用生成 NaClO 而影响烧碱的质量．
(4) 离子交换膜法电解制烧碱的主要生产流程
[ 导学提纲 ]
高二第二章 电解原理
1．电解原理 [电解、电解池 (槽 )] 使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程叫做电解．借 助于电流引起氧化还原反应的装置，也就是把电能转变为化学能的装置，叫做电解池或电解槽．
构成电解池 (电解槽 ) 的条件：
(1) 有外加直流电源．
(2) 有电解质溶液或熔融的离子化合物． (3)有两个电极 ( 材料为金属或石墨，两极材料可相同或不同 ) ： 阴极：与直流电源的负极直接相连的一极．
溶质 + H2O
H2↑+ 碱 + 卤素单质 X 2(或 S)
(4) 电解不活泼金属含氧酸盐的溶液时，电解的总化学方程式的通式可表示为：
溶质 + H2O
O2↑ + 酸 + 金属单质
(5)电解时，若只生成 H2， pH 增大．若只生成 O2，则 pH 减小．若同时生成 H 2 和 O2，则分为三种 情况：电解酸的溶液， pH 减小；电解碱的溶液， pH 增大；电解盐的溶液， pH 不变． 2．电解原理的应用 [铜的电解精炼、电镀铜 ]
(1)惰性电极 (C、 Pt 等) ：只起导电作用，不参与反应；
(2)活性电极 (除 Pt、Au 外的其余金属 )：当作阳极时，除起导电作用外，还失去电子变成金属阳离子 进入溶液中．
[电解原理 ] 阴极： 阴极→发生还原反应→溶液中的金属阳离子或
H ＋得电子→电极的质量增加或放出 H2→电极
本身一定不参加反应．
增大
不变
归纳： (1)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：
2H2 O
2H 2↑ + O 2↑
(2)电解无氧酸 (HF 除外 )、不活泼金属无氧酸的水溶液，就是电解溶质本身．例如：
2HCl
H 2↑ + Cl 2↑
CuCl 2
Cu + C12↑
(3) 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：
NO
－
3
或
SO42 － 等含氧酸根、
OH－ 、Cl －、Br － 、I －、 S2－
失电子能力由弱到强
1
[ 导学提纲 ]
高二第二章 电解原理
[电离与电解的区别和联系 ]
电离
发生条件 电解质受热或受水分子的作用 ( 无须通电 )
特征
阴、阳离子作不规则的运动，无明显化学 变化
说明
电解质电离时，发生了物理变化和化学变 化
的预镀层，以使镀层更加牢固和光亮
说 明 于电解槽底，形成阳极泥
②电镀工业的废水中常含剧毒物质如氰化
物、重金属等．因此必须经过处理才能排
放
[氯碱工业 ]
(1) 电解饱和食盐水溶液的反应原理．
阳极电极反应式
(Fe
棒
)
：
2H
＋
－
+2e
＝
H
2↑
(H ＋ 得电子产生 H 2后，阴极区 OH －浓度增大而显碱性 )
阳极： 阳极→发生氧化反应→活性电极溶解或惰性电极时溶液中的阴离子 的质量减轻或放出 O2 或析出非金属单质．
(或 OH －)失去电子→电极
电子流向： 外接电源 (+) →外接电源 (一 )→电解池阴极→溶液中离子定向移动→电解池阳极→外接电
源(+) ．
电流方向：与电子流向相反．
[离子的放电顺序 ] (1) 在阴极上．在阴极上发生的是得电子反应，因此，电极本身只起导电作用而不能发生氧化还原反 应，发生反应的是溶液中的阳离子，它们得电子的能力顺序为： Ag ＋ 、 Fe3＋、 Cu2＋ 、 H＋ 、Pb2＋ 、Fe2＋、 Zn 2＋、（H ＋）、 Al 3＋、Mg 2＋、 Na ＋、 Ca2＋ 、 K ＋
3
[ 导学提纲 ]
高二第二章 电解原理
项目
铜的电解精炼
电镀铜
利用电解原理将粗铜中的杂质 ( 如锌、铁、 利用电解原理在某些金属的表面镀上一
含 义 镍、银、金等 )除去，以获得电解铜 (含 Cu 薄层其他金属 (铜)或合金的过程
的质量分数达 99．95％～ 99．98％ )的过程
目的 电解液
制得电解铜，以增强铜的导电性 CuSO4 溶液 (加入一定量的硫酸 )
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能量 转变
举例
铜锌原电池
化 学 能 负极：
转 变为
Zn
－
－
2e
＝
Zn
2＋
电能
正极：
2H ＋+2e－＝ H2↑
以石墨为电极电解
电 能转 变 为化 学能
CuCl 2 溶液
阳极：
－
2C1
－
2e－
＝
C1
2↑
阴极：
2＋
Cu
－
+2e
＝
Cu↓
2
[ 导学提纲 ]
高二第二章 电解原理
[用惰性电极作阳极电解酸、碱、盐水溶液的规律 ]
[原电池与电解池 ]
电极
原电池
正、负极由电极 材料决定：相对 活泼的金属作负 极；较不活泼的 金属作正极
电解池
阴、阳极完全由 外加直流电源的 负、正极决定： 与直流电源正极 相连的是阳极； 与直流电源负极 相连的是阴极
电极反应
负极：电极本身失 去电子，发生氧化 反应 正极：溶液中的阳 离子得到电子，发 生还原反应
得电子能力由易到难 说明 上列顺序中 H＋ 有两个位置： 在酸溶液中， H ＋得电子能力在 Cu 2＋与 Pb2＋之间； 若在盐溶液中， 则 H ＋位于 Zn2＋ 与 Ag＋ 之间．
(2) 在阳极上．首先应考虑电极是活性电极还是惰性电极，若为活性电极，则是阳极本身失去电
子被氧化成阳离子进入溶液中，即： M ne M n ，此时不能考虑溶液中阴离子的失电子情况； 若为惰性电极，溶液中的阴离子失电子的能力顺序为：
阳极：与直流电源的正极直接相连的一极．
(4) 两个电极要与电解质溶液接触并形成回路． 注意 电解池的阴、阳极完全由外加直流电源的负、正极确定，与电极材料本身的性质无关．而原 电池的正、负极则由构成电极材料本身的性质决定．
[ 惰性电极和活性电极 ] 在电解时，根据电极本身是否参与氧化还原反应，可把电极分为惰性电极 和活性电极两类：
阴极：较易获得 电子的阳离子优 先得到电子，发 生还原反 应阳 极，金属或较易 失去电子的阴离 子优先失 去电 子，发生氧化反 应
电子转移方向 电子由负极流 出，经外电路 回正极
电子由直流电 源 的 负极 流 出，经导线到 达电解池的阴 极，然后通过 电解液中的离 子放电，电子 再从阳极经导 线回到直流电 流的正极
电解 受直流电的作用 阴、阳离子作定向移动，在两极上有物质 析出 ①电解质溶液的导电过程，就是该溶液的 电解过程②温度升高，电解质溶液的导电 能力增强， 电解速度加快 (但金属的导电性 随温度升高而减弱 )
实例
CuCl2＝Cu2＋+2Cl －
相互关系 电解质只有在电离后才能电解
CuCl 2
Cu2＋+Cl 2↑
阳极电极反应式 (石墨 )： 2C1―― 2e－＝ Cl 2↑
电解的总化学方程式： 2NaCl + H 2O
2NaOH + H 2↑ + Cl 2↑
(2) 设备：离子交换膜电解槽．离子交换膜电解槽主要由阳极、阴极、离子交换膜、电解槽框和导电 铜棒等组成，每台电解槽由若干个单元槽串联或并联组成．电解槽的阳极用金属钛制成；阴极由碳
物质
代表物
参加电解 的物质
含氧酸
H2SO4、 HNO 3