電解池

電解池的主要套用用於工業制純度高的金屬，是將電能轉化為化學能的一個裝置（構成：外加電源，電解質溶液，陰陽電極）。使電流通過電解質溶液或熔融電解質而在陰，陽兩極引起還原氧化反應的過程。

基本介紹

• 中文名：電解池
• 外文名：Electrolytic cell
• 主要套用：制純度高金屬氯鹼工業防金屬腐蝕
• 構成：外加電源，電解質溶液，陰陽電極
• 概念：氧化還原反應的過程電解原理

基本內容

基本概念

(1)使電流通過電解質溶液或熔融的電解質而在陰、陽兩極上引起還原氧化反應的過程叫做電解。

(2)把電能轉變為化學能的裝置叫做電解池或電解槽。

(3)當離子到達電極時，失去或獲得電子，發生氧化還原反應的過程電解原理（電解池裝置如圖）

陰極：與電源負極相連的電極。（得電子發生還原反應）

陽極：與電源正極相連的電極。（失電子發生氧化反應）

電解定義

電解是使電流通過電解質溶液（或者是熔融的電解質）

而在陰、陽兩極引起還原氧化反應的過程。

上圖是電解CuCl₂溶液的裝置。

通電後發生反應：

CuCl₂=（電解）Cu+Cl₂

陽極：2Clˉ―2e^-→Cl_2↑

陰極：Cu^2﹢+2e^-→Cu↓

電解過程中的能量轉化（裝置特點）一定不參與反應 不一定是惰性電極陽極：不一定參與反應 也不一定是惰性電極

反應條件

①連線直流電源

②陰陽電極 陰極：與電源負極相連為陰極

陽極：與電源正極相連為陽極

③兩極處於電解質溶液或熔融電解質中

④兩電極形成閉合迴路

電極反應

電極反應與電源的正極相連的電極稱為陽極。

物質在陽極上失去電子，發生氧化反應。如上圖裝置中，Cl^-在陽極上失去電子轉化為Cl₂，陽極反應式：2Cl^- -2e^-=Cl₂↑簡記為陽氧。

與電源的負極相連的電極成為陰極。

物質在陰極上得到電子，發生還原反應。如上圖裝置中，Cu²⁺在陰極是得到電子轉化為Cu，陰極反應式：Cu²⁺+2e^-→Cu簡記為陰原（陰原）

電解結果

在兩極上有新物質生成

反應規律

陽極：活潑金屬—電極失電子（Au，Pt除外）；

惰性電極—溶液中陰離子失電子

失電子能力：活潑金屬（除Pt，Au）>S^2->I^->Br^->Cl^->OH^->含氧酸根(NO^3->SO₄^2-)>F^-

陰極：溶液中陽離子得電子能力：Ag⁺>Hg²⁺>Fe³⁺>Cu²⁺>H⁺（酸）>Pb²⁺>Sn²⁺>Fe²⁺>Zn²⁺>H⁺（水）>Al³⁺>Mg²⁺>Na⁺>Ca²⁺>K⁺（即金屬活潑性順序表的逆向）

規律：鋁前（含鋁）離子不放電，氫（酸）後離子先放電，氫（酸）前鋁後的離子看條件。

四類電解型的電解規律（當陽極為惰性電極時）

①電解水型（強鹼，含氧酸，活潑金屬的含氧酸鹽），pH由溶液的酸鹼性決定，溶液呈鹼性則pH增大，溶液呈酸性則pH減小，溶液呈中性則pH不變。電解質溶液復原—加適量水。

②電解電解質型（無氧酸，不活潑金屬的無氧酸鹽），無氧酸pH變大，不活潑金屬的無氧酸鹽pH不變。電解質溶液復原—加適量電解質。

③放氫生鹼型（活潑金屬的無氧酸鹽），pH變大。電解質溶液復原—加陰離子相同的酸。

④放氧生酸型（不活潑金屬的含氧酸鹽），pH變小。電解質溶液復原—加陽離子相同的鹼或氧化物。

電解意義

使在通常情況下不發生變化的物質發生氧化還原反應，得到所需的化工產品、進行電鍍以及冶煉活潑的金屬，在金屬的保護方面也有一定的用處。

電解工業

氯鹼工業

氯鹼工業（電解飽和食鹽水）製取氯氣、氫氣、燒鹼。

飽和食鹽水溶液中存在Na+和Cl－以及水電離產生的H+和OH－。

其中氧化性H+>Na+，還原性Cl－>OH－。所以H+和Cl－先放電（即發生還原或氧化反應）。

陰極：2H++2e－=H2↑（還原反應）

陽極：2Cl－-2e－=Cl2↑（氧化反應）

總反應的化學方程式：2NaCl+2H2O=（等號上為通電）2NaOH+H2↑+Cl2↑

用離子方程式表示：2Cl－+2H2O=（等號上為通電）2OH－+H2↑+Cl2↑。

電鍍套用

電鍍：套用電解原理在某些金屬表面鍍上一薄層其他金屬或者合金的過程

條件：①鍍件做陰極②鍍層金屬做陽極③電鍍液中含鍍層金屬離子

電鍍時，把待鍍的金屬製品（即鍍件）作陰極，鍍層金屬作陽極，用含有鍍層金屬離子的溶液作電鍍液。

陽極：Mn－e-=Mn+

陰極：Mn++e-=Mn

這樣，在直流電的作用下，鍍層金屬就均勻地覆蓋到鍍件的表面。同樣的道理，用純銅作陰極，用粗銅作陽極，用CuSO4溶液作電解液。通入直流電，作為陽極的粗銅逐漸溶解，在陰極上析出純銅，從而達到提純銅的目的。

金屬防護

⑴改變金屬的內部組織結構合金鋼中含有合金元素，使組織結構發生變化，耐腐蝕。如：不鏽鋼。

⑵在金屬表面覆蓋保護層。常見方式有：塗油脂、油漆或覆蓋搪瓷、塑膠等；使表面生成緻密氧化膜；在表面鍍一層有自我保護作用的另一種金屬。

⑶電化學保護法

①外加電源的陰極保護法:接上外加直流電源構成電解池，被保護的金屬作陰極。

②犧牲陽極的陰極保護法：外加負極材料，構成原電池，被保護的金屬作正極。

冶鍊金屬

鈉、鈣、鎂、鋁等活潑金屬，很難用還原劑從它們的化合物中還原得到單質，因此必須通過電解熔融的化合物的方法得到。如電解熔融的氯化鈉可以得到金屬鈉：

陰極：2Na++2e－=2Na

陽極：2Cl――2e－=Cl2↑

放電順序

（1）陽極：與電源的正極相連。

當陽極的電極材料為金屬（Pt或Au除外）時，通電後作電極的金屬失去電子變成金屬離子，溶解到電解質溶液中。

當陽極的電極材料是惰性物質（如Au、Pt或石墨）時，通電後溶液中的陰離子在陽極上失去電子，當溶液中同時存在多種陰離子時，還原性強的離子先失去電子發生氧化反應。

常見陰離子的還原性由強到弱的順序是：活性電極>S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根離子（如SO42-、NO3-等）>F-。

Cl-和OH-在電解時的電極反應式分別是：2Cl-―2e-=Cl2↑

4OH-―4e-=2H2O+O2↑

因為水電離能夠產生OH-，所以電解含氧酸鹽溶液時，在陽極上是OH-放電生成氧氣，而含氧酸根離子不發生變化。（當陽極為惰性金屬常用的為C、鉑、金時，自身放電）

如圖

（2）陰極：與電源的負極相連。在陰極上發生還原反應的是溶液中的陽離子。

當溶液中存在多種陽離子時，按金屬活動性順序，越不活潑的金屬，其陽離子的氧化性越強，越容易被還原。在水溶液中，鋁之前的金屬的陽離子不可能被還原。

電解規律

注意事項

1. 無氧酸是其本身的電解
2. 含氧酸是水的電解
3. 可溶性鹼是水的電解
4. 活潑性金屬的含氧酸鹽也是水的電解
5. 活潑金屬的無氧鹽陰極析出氫氣並伴隨溶液顯鹼性，陽極析出非金屬單質
6. 不活潑金屬的無氧鹽是該鹽的電解
7. 中等活動性金屬的含氧酸鹽陰極析出金屬，陽極得到氧氣同時酸性提高

記憶方法

陽極出氧鹵，陰極氫金屬。

鹽的離子都放電，離子濃度急速減；

鹽的離子不放電，水耗離子濃度添。

酸根離子單放電，產物必得鹵氫鹼；

金屬離子單放電，產物必得含氧酸。