电解原理及应用

工业生产中分别以NaCl和Al2O3为原料 生产金属钠和金属铝。你知道工业上如 何实现这一过程的吗？上述生产过程中 发生了什么形式的能量转化？

整理与归纳

一、电解原理

电解： 使直流电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。 电解过程是非自发的氧化还原反应。

电解池： 电能转变为化学能的装置。

构成电解池的条件：①阴、阳电极 ②直流电源； 与电源负极相连的电极为阴极

与电源正极相连的电极为阳极C C

③电解质溶液或熔融电解质。 ④要形成闭合回路

电解熔融氯化钠的微观反应过程e

+

e

Cl—

Cl—Na+

Cl—Na+

Cl—

Na+

Cl— Cl— Na+

Cl— Cl—

Na+、Cl—无规则运动

Na+、Cl—定向运动

1.通电前, Na+ Cl- 在 无规则自由 __________运动。 2.通电后, Na+向阴 __ 极(与电源负极 ____相连)移 阳 极(与电源正极 动，Cl-向___ ____相连)移动。 电解池阴 极,电极反 3.电子从电源负极流向_________ ++ 2e- == 2Na 2Na 还原 反应。 应为__________,发生_______ 电源正 极,电极反 电子从电解池阳极流向_______ -2e-==Cl2↑ 发生_______ 氧化 反应。 应为2Cl __________, 通电 2NaCl 2Na +Cl2↑ 总反应为_______________________ 。

电解熔融氯化钠(见课本P17原理图)

氯化钠水溶液 的电解+ 、 Cl-、H+、OHNa 在氯化钠水溶液中存在： __________

等离子。通电后, Na+、 H+向__ 阴 极(与电源 ____相连)移动，Cl- 、OH-向___ ____ 负极 阳 极(与电源正极 电解池阴极,在 相连)移动。电子从电源负极流向_________ 阴极上水电离出的H+先得电子，电极反应为 ++ 2e- == H ↑ 2H 2 发生_______ 还原 反应。 __________, 电源正 电子从电解池阳极流向_______ 极,在阳极上Cl-先 -2e-==Cl2↑ 发生 失去电子，电极反应为 2Cl __________, 氧化 反应。总反应为 _______ 通电 2NaCl +2H2O 2NaOH。 +Cl2↑+H2↑ _______________________

氯碱工业

Na+

阳离子交换膜电解槽

分析电解反应的一般思路：明确溶液中存在哪些离子

阴阳两极附近有哪些离子

根据阳极氧化，阴极还原分析得出产物

试一试：按图所示，在U形管中加入了饱和氯化铜溶液， 用石墨棒作电极；接通电源，会有何现象？写出 电极反应式

石墨棒上 覆盖有 红色物质

有气泡， 刺激性气味， 湿润的碘化钾 淀粉试纸变蓝

想一想： 若以铜为阳极,铁为阴极,电解氯化铜溶液，情况又如何？铜片逐 渐溶解 Cu Fe 铁片表 面有红 色物质 生成

CuCl2

应用:

电镀、电解精炼铜

镀层金属

待镀金属

粗铜Cu Cu

纯铜

含镀层金属阳离子的溶液

CuSO4溶液

电镀

电解精炼铜

电解精练Cu 粗铜作阳极，纯铜作阴极，用CuSO4溶 液作电解液。阴极： Cu2++2e-=Cu 阳极： Cu-2e

-=Cu2+比铜活泼的金 属杂质 ——以 阳离子形式留 于溶液中；比 铜不活泼的金 属杂质 ——形 成阳极泥

电解精炼铜过程 中CuSO4溶液的 浓度基本不变

1、完成下列溶液的电极反应(以石墨为电极电解) ①硫酸溶液 ②稀盐酸 ③NaOH溶液 ④CuI2溶液 ⑤KCl溶液 ⑥CuSO4溶液 ⑦Na2SO4溶液

电解H2SO4溶液阳极 阴极 氢 气浓度 PH 值 复原

氧 气实例 电极反应

阴极(H+ ) :4H ++ 4e- = 2H2 ↑H2SO4阳极(OHSO42-):

4OH--

4e- =

2H2O+O2 ↑ 变大

通电 2H2O == 2H2 ↑+O2 ↑

变 小

加 H2 O