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第1讲 电解池
新人教版 化学 选择性必修一
第四章 化学反应与电能
第二节 电解池
视频导入
视频导入
Zn
Cu
CuCl2溶液
原电池中的能量转化方式是什么？
化学能转化成电能
模块一 电解原理
一、电解原理
1.电解池的定义
把电能转化为化学能的装置
2.电解池的构成条件
(1)直流电源
阴极:与电源负极相连 [还原反应]
阳极:与电源正极相连 [氧化反应]
(2)阴、阳电极
(3)电解质溶液或熔融的电解质
(4)形成闭合回路
一、电解原理
实验4-2
一、电解原理
直流电源
电极
电解质溶液
电极反应
阴极:
阳极:
总反应:
Cu2+
Cl–
Cu2+ + 2e ＝ Cu
2Cl－－2e ＝Cl2↑
CuCl2
（还原反应）
（氧化反应）
电解
被还原
得e-
失e-
被氧化
（放出Cl2↑）
（析出Cu）
CuCl2 ＝ Cu2++2Cl–
阴极
阳极
e-
e-
正极
负极
电 源
Cu +Cl2↑
H2O H++OH–
阳离子
阴离子
放电
一、电解原理
3.电解
使电流通过电解质溶液（熔融电解质）而在阳极、阴极引起氧化还原反应的过程叫做 电解。
电解过程可以看作外接电源提供的电能，借助电解池将还原剂的电子转移给了氧化剂
一、电解原理
②一定是电解质溶液中阳离子“争”得电子
4.电解池电极放电顺序
(1)阴极：得电子，还原反应
①电极本身不参加反应
Ag+>Fe3+>Cu2+>H+（酸）>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+
>H+（水）> Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+
阳离子在阴极上放电顺序是：
阳离子
特别注意：阴极上放电的总是溶液中的阳离子，与电极材料无关；
得电子能力（氧化性）强的离子先放电。
Ag+>Fe3+>Cu2+>H+酸 >Pb2+>Sn2+ >Fe2+>Zn2+> >Al3+>Mg2+>Na+ >Ca2+>K+
这5种金属离子在水中
不放电，只有在熔融状态下放电，制备单质时只有电解熔融氯化物或熔融氧化物。
这4种金属离子浓度较大时，先于H+放电。
Fe3+得电子能力比Cu2+强，
Fe3++e-= Fe2+
阴极最常用的放电顺序：Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋
Ag++e-=Ag
Cu2++2e-=Cu
H+
2H++2e-=H2 ↑或 2H2O+2e-=H2↑+2OH-
酸性溶液
中性或碱性溶液
一、电解原理
②若为惰性电极，电解质溶液中阴离子“争”失电子
(2)阳极：失电子，氧化反应
①若为金属（非惰性）电极，电极失电子
金属在阳极失电子被氧化成阳离子进入溶液，阴离子不容易在电极上放电。
S 2->SO32->I ->Br ->Cl ->OH ->SO42-(等含氧酸根离子）>F-
阴离子的放电顺序是：
石墨电极、金电极、铂电极
阴离子
4.电解池电极放电顺序
活性电极>S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根>F －
阳极常见放电顺序：活性电极>Cl- >OH-
2Cl--2e-=Cl2
4OH-- 4e- =2H2O + O2↑ 或 2H2O- 4e-=4H++O2↑
碱性溶液
中性或酸性溶液
注意：若H+、OH－由水电离，则反应中需写H2O
特别注意：阳极上放电与电极材料有关！
一、电解原理
明确溶液中存在哪些离子
根据阳极氧化、阴极还原以及氧化性、还原性强弱判断反应的离子先后，
最后分析得出产物
阴阳两极附近有哪些离子
分析电解反应(用惰性电极时)的一般思路：
5.电解池电极反应式的书写
一、电解原理
阴极
阳极
氯
气
铜
阳极：2Cl- - 2 e- = Cl2↑
阴极：Cu2+ + 2e-= Cu
CuCl2溶液
例题
CuCl2 = Cu2+ + 2Cl-
H2 O H+ + OH-
Ag+>Fe3+>Cu2+>H+（酸）>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+
>H+（水）> Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+
S2->SO32->I ->Br ->Cl ->OH ->NO3 ->SO42-(等含氧酸根离子)>F-
CuCl2 Cu+Cl2↑
总反应：
【对应训练1】下列用惰性电极电解不同物质的
电极反应式中，错误的是（ ）
A．电解饱和食盐水 阴极：
B．电解CuSO4溶液 阴极：
C．电解熔融NaCl 阳极：
D．电解NaOH溶液 阳极：
A
课堂检测
【对应训练2】用惰性电极电解饱和食盐水的反应原理为
2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑，下列说法错误的是（ ）
A．阳极反应式为：2Cl--2e-=Cl2↑
B．H2O为还原剂，得到电子
C．电解一段时间后，溶液的pH变大
D．NaOH既不是氧化产物也不是还原产物
B
模块二 电解质溶液用惰性电极电解的示例
注意：是惰性电极
1.电解水型
电解质 H2SO4(含氧酸) NaOH (可溶性强碱) Na2SO4
(含氧酸强碱盐)
阳极反应式 阴极反应式 pH变化
复原加入物质 总反应：2H2O O2↑ +2H2↑
电解
减小
2H2O－4e－ ＝ 4H+ +O2↑
碱是：4OH－－4e－= O2↑＋2H2O
4H2O +4e－＝2H2 ↑+ 4OH－
酸是：4H＋＋4e－==2H2↑
增大
不变
H2O
增大
电解质 HCl(非含氧酸) CuCl2(非含氧酸弱碱盐)
阳极反应式 阴极反应式
pH变化
复原加入物质
注意：是惰性电极
2Cl－－2e－= Cl2↑
2H＋＋2e－= H2↑
Cu2＋＋2e－= Cu
HCl
CuCl2
3.电解质和水都发生电解型
电解质 NaCl(无氧酸强碱盐) CuSO4(含氧酸弱碱盐)
阳极反应式
阴极反应式
pH变化
复原加入物质
注意：是惰性电极
2Cl－－2e－= Cl2↑
4H2O +4e－＝2H2 ↑+ 4OH－
2Cu2＋＋4e－= 2Cu
增大 阴极放氢生碱
减小 阳极放氧生酸
HCl
CuO
2H2O－4e－ ＝ 4H+ +O2↑
课堂检测
答案 D
1.下列关于电解池的叙述中正确的是( )
A．电解池中的闭合回路仅由电子的定向运动形成
B．电子从电源的负极经导线流向电解池的阳极，从电解池的阴极经导线流向电源的正极
C．在电解质溶液中，阴离子向阴极移动，阳离子向阳极移动
D．相同时间内，阳离子在阴极上得到的电子数与阴离子在阳极上失去的电子数相等
课堂检测
答案 B
2.电解CuCl2与NaCl的混合溶液(惰性电极)，阴极上和阳极上最先析出的物质为（ ）
A．H2和Cl2 B．Cu和Cl2
C．H2和O2 D．Cu和O2
3．（2021·湖南·常德市一中高二期中）pH=a的某电解质溶液中，插入两只惰性电极，通直流电一段时间后，停止电解，取出电极，将溶液摇匀，测得溶液的pH＜a，则该电解质溶液是
A．K2SO4 B．AgNO3 C．NaCl D．NaOH
【答案】B
4．（2022·四川资阳·高二期末）用惰性电极电解下列溶液，电解结束后加适量水，溶液能恢复至电解前状态的是
A．CuCl2 B．AgNO3 C．H2SO4 D．KCl
【答案】C
5．（2022·四川省成都市西北中学高二阶段练习）将等物质的量浓度的CuSO4和NaCl溶液等体积混合后，用石墨电极进行电解，电解过程中溶液pH随时间t变化的曲线正确的是(不考虑Cl2的溶解)
A． B． C． D．
【答案】D
6.用石墨棒作电极，在Na＋、Cu2＋、Cl－、SO42-等离子中选出适当离子组成电解质，电解其溶液，写出符合条件的一种电解质的化学式：(1)当阴极放出H2、阳极放出O2时，电解质是________________。(2)当阴极析出金属、阳极放出O2时，电解质是____________。(3)当阴极放出H2、阳极放出Cl2时，电解质是____________。(4)通过电子的物质的量与阴极析出的金属的物质的量、阳极放出的气体的物质的量之比为4∶2∶1时，电解质的化学式是____________。
Na2SO4
CuSO4
NaCl
CuSO4
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第2讲 电解原理的应用
新人教版 化学 选择性必修一
第四章 化学反应与电能
第二节 电解池
视频导入
模块一 电解饱和食盐水
一、电解饱和食盐水
阳极 ： 2Cl －－ 2e－＝Cl2↑
阴极 ： 2H2O + 2e－＝ H2 ↑+2OH-
总反应：2NaCl+2H2O 2NaOH+ Cl2↑ + H2↑
电解
电解NaCl溶液时其电极反应式为：
2Cl-+2H2O 2OH-+ Cl2↑ + H2↑
电解
Cl－>OH－
阳极离子放电顺序：
H＋>Na＋
阴极离子放电顺序：
一、电解饱和食盐水
工业生产中，电解饱和食盐水在离子交换膜电解槽中进行。
离子交换膜电解槽是由多个单元槽组成的。
图4-12 离子交换膜电解槽
一、电解饱和食盐水
－
+
Cl2
Cl2
Cl—
H2
Na+
H+
OH—
淡盐水
NaOH溶液
精制饱和NaCl溶液
H2O（含少量NaOH）
离子交换膜
阳极室
阴极室
图4-13 一个单元槽的电解原理示意图
一、电解饱和食盐水
离子交换膜的作用
防止Cl2和H2混合而引起爆炸
避免Cl2与NaOH反应生成NaClO,影响 NaOH的产量。
【对应练习1】
关于电解NaCl水溶液，下列叙述正确的是( )
A．电解时在阳极得到氯气，在阴极得到金属钠
B．若在阳极附近的溶液中滴入KI溶液，溶液呈棕色
C．若在阴极附近的溶液中滴入酚酞溶液，溶液呈无色
D．电解一段时间后，将全部电解质转移到烧杯中充分搅拌后溶液呈中性
B
【对应练习2】如图所示，用石墨电极电解饱和食盐水，下列说法不正确的是（ ）
A. a极是阳极
B. 通电使NaCl发生电离
C. Na＋、H＋向b极移动
D. a极产生黄绿色气体
B
一、电解饱和食盐水
电 解 饱 和 食 盐 水
液碱
湿氢气
湿氯气
NaOH
含氯漂白剂
Cl2
H2
HCl
有机合成
造纸
玻璃
肥皂
纺织
印染
有机合成
氯化物合成
农药
盐酸
有机合成
金属冶炼
图4－11 氯碱工业产品及其应用
模块二 电镀
简单的电镀实验
二、电镀
1.电镀的定义
利用电解原理在某些金属的表面镀上一薄层其它金属或是合金的加工工艺
使金属增强抗腐蚀的能力，增加美观和表面硬度。
2.电镀的目的
二、电镀
3.电镀材料的选择
阴极——镀件
电镀液——含有镀层金属离子的溶液
阳极——镀层金属
4.电镀的特点
阳极本身参加电极反应
电解质溶液的浓度保持不变
模块三 电解精炼铜
三、电解精炼铜
三、电解精炼铜
阳极：粗铜 阴极：精铜 电解液：CuSO4
阳极：
不及铜活泼的贵重金属（银、金等）沉入槽底形成阳极泥。
阴极：Cu2+ + 2e- =Cu （Cu2+氧化性最强且浓度最大）
比铜活泼的金属：
Zn – 2e- = Zn2+ Fe – 2e- = Fe2+ Ni – 2e- = Ni2+
Cu – 2e- = Cu2+
含杂质(Zn、Fe、Ni、Ag、Au 等)
电解质溶液中CuSO4的浓度变小
三、电解精炼铜
粗铜
纯铜
【对应训练1】利用电解原理，在铁皮表面镀一层锌的有关叙述正确的是（ ）
A.用可溶性铁盐作电解质
B.锌元素既被氧化又被还原
C.铁为负极，锌为正极
D.铁为阳极，锌为阴极
B
【对应训练2】利用电解法可将含有Fe、Zn、Ag、Pt等杂质的粗铜提纯，下列叙述正确的是（ ）
A.电解时以纯铜作阳极
B.电解时阴极发生氧化反应
C.粗铜连接电源负极，其电极反应式是Cu－2e－=Cu2＋
D.电解后，电解槽底部会形成含少量Ag、Pt等金属的阳极泥
D
四、电冶金
使矿石中的金属离子获得电子变成金属单质的过程
1.金属冶炼
得电子，被还原
Mn+ M
+ne-
正价
0价
K Ca Na Mg Al︱Zn Fe Sn Pb (H) Cu ︱ Hg Ag ︱Pt Au
电解法
热还原法
热分解法
富集法
通常极难被还原的活泼金属从它们的化合物中还原出来
四．电冶金
总方程式 阳极、阴极反应式
冶炼钠 2NaCl(熔融) 2Na＋Cl2↑ 2Cl－－2e－==Cl2↑
2Na＋＋2e－==2Na
冶炼镁 MgCl2(熔融) Mg＋Cl2↑ 2Cl－－2e－==Cl2↑
Mg2＋＋2e－==Mg
冶炼铝 2Al2O3(熔融) 4Al＋3O2↑ 6O2－－12e－==3O2↑
4Al3＋＋12e－===4Al
应用：制取一些活泼金属单质
助熔剂：冰晶石(Na3AlF6 六氟合铝酸钠)降低Al2O3的熔点
氧化镁的熔点比氯化镁高很多
氯化铝是共价化合物，熔融状态下不导电。
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
①两电极接直流电源
②电极插人电解质溶液
③形成闭合回路
阳极：电源正极相连
阴极：电源负极相连
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电解质溶液须待提纯金属的离子
阳极：不纯金属；
阴极：纯金属
阳极：氧化反应
阴极：还原反应
应用电解原理在某些金属表面镀上一层其它金属的装置
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：镀层金属；
阴极：镀件
阳极：氧化反应
阴极：还原反应
电解池、电解精炼池、电镀池的比较
课堂检测
1.某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器，用石墨作电极电解饱和NaCl溶液，通电时，为使Cl2被完全吸收，制得有较强杀菌能力的消毒液，设计了如图所示的装置，则下列对电源电极名称和消毒液主要成分判断正确的是( )
A．a为正极，b为负极；NaClO和NaCl
B．a为负极，b为正极；NaClO和NaCl
C．a为阳极，b为阴极；HClO和NaCl
D．a为阴极，b为阳极；HClO和NaCl
B
课堂检测
2.粗铜中除含有铜以外，还有少量锌、铁、银、镍(已知还原性：Fe>Ni>Cu)，在如图所示的装置中，用纯铜和粗铜作为两电极进行电解精炼铜，下列有关叙述中，正确的是( )
A
A．可检测到电解液中有Zn2＋、Fe2＋、Ni2＋
B．可检测到电解液中有Fe3＋、Zn2＋、Ag＋
C．电解过程中，溶液中的铜离子浓度保持不变
D．通电一段时间后，取出两电极，称得粗铜极减小的
质量等于纯铜极增加的质量
课堂检测
3.我国科学家合成了一种新型的Fe SnO2催化剂，用该催化剂修饰电极，可实现在室温条件下电催化制备铵盐和硝酸盐。下列说法错误的是( )
C
A．电解过程中H＋由b极区向a极区迁移
B．电解一段时间，阴极区的pH增大
C．电解一段时间，阳极、阴极消耗N2的
物质的量之比为5∶3
D．阳极反应式为N2＋6H2O－10e－ = 2NO3－＋12H＋
4．餐具表面镀银可达到增强抗腐蚀性、提升美观等目的。下列关于铁表面镀银的说法不正确的是
A．电路中每通过1mole-，阴极析出1mol银
B．铁电极应与电源负极相连
C．阳极电极反应式为Ag﹣e- = Ag+
D．电镀液需要不断更换
【答案】D
5．以粗铜和碳棒作电极，硫酸铜溶液为电解质溶液电解精炼铜。下列叙述错误的是
A．与电源正极相连的是粗铜
B．阴极发生反应：
C．通电过程中，溶液中SO42-向发生氧化反应的电极移动
D．通电一段时间，电解质溶液中Cu2+浓度不变
【答案】D
谢谢欣赏
