電解法

電解法是利用直流電進行氧化還原反應的方法，原理是電流通過物質而引起化學變化，該化學變化是物質失去或獲得電子（氧化或還原）的過程。電解時，把電能轉變為化學能的裝置為電解槽，電解過程是在電解池中進行的。

基本介紹

• 中文名：電解法
• 外文名：Electrolytic process
• 拼音：diàn jiě fǎ 
• 學科：化學
• 定義：利用電流進行氧化還原反應的方法
• 反應類型：氧化還原反應

原理分析

電解製取金屬粉末的原理是：在電解質溶液中通以直流電流，產生正負離子的遷移，正離子移向陰極，負離子移向陽極，在陽極上發生氧化反應，在陰極上發生還原反應，電解質溶液中的金屬正離子在陰極被還原並沉積在陰極板上。這是電解的基本過程。因此，電解是一種藉助電流作用而實現化學反應的過程，也是由電能轉變為化學能的過程。

電解過程

以CuCl₂電解為例，說明電解的過程。

CuCl₂是強電解質且易溶於水，在水溶液中電離生成Cu²⁺和Cl^-。

CuCl₂=Cu²⁺+Cl^-

通電前，Cu²⁺和Cl^-在水裡自由地移動著；通電後，這些自由移動著的離子，在電場作用下，改作定向移動。溶液中帶正電的Cu²⁺向陰極移動，帶負電的氯離子向陽極移動。在陰極，銅離子獲得電子而還原成銅原子覆蓋在陰極上；在陽極，氯離子失去電子而被氧化成氯原子，並兩兩結合成氯分子，從陽極放出。

陰極：Cu²⁺+2e^-=Cu

陽極：2Cl^-－2e^-= Cl₂↑

電解CuCl₂溶液的化學反應方程式：CuCl₂=Cu+Cl₂↑(電解）

在上面敘述氯化銅電解的過程中，沒有提到溶液里的H⁺和OH^-，其實H⁺和OH^-雖少，但的確是存在的，只是他們沒有參加電極反應。也就是說在氯化銅溶液中，除Cu²⁺和Cl^-外，還有H⁺和OH^-，電解時，移向陰極的離子有Cu²⁺和H⁺，因為在這樣的實驗條件下Cu²⁺比H⁺容易得到電子，所以Cu²⁺在陰極上得到電子析出金屬銅。移向陽極的離子有OH^-和Cl^-，因為在這樣的實驗條件下，Cl^-比OH^-更容易失去電子，所以Cl^-在陽極上失去電子，生成氯氣。

分析步驟

①分析電解質水溶液的組成，找全離子並分為陰、陽兩組；

②分別對陰、陽離子排出放電順序，寫出兩極上的電極反應式；

③合併兩個電極反應式得出電解反應的總化學方程式或離子方程式。

放電順序

①陽離子得到電子或陰離子失去電子而使離子所帶電荷數目降低的過程又叫做放電。

②用石墨、金、鉑等還原性很弱的材料製做的電極叫做惰性電極，理由是它們在一般的通電條件下不發生化學反應。用鐵、鋅、銅、銀等還原性較強的材料製做的電極又叫做活性電極，它們做電解池的陽極時，先於其他物質發生氧化反應。

③在一般的電解條件下，水溶液中含有多種陽離子時，它們在陰極上放電的先後順序是：Ag⁺>Hg²⁺>Fe³⁺>Cu²⁺>Pb²⁺>Sn²⁺>Fe²⁺>Zn²⁺>H⁺>Al³⁺>Mg²⁺>Na⁺>Ca²⁺>K⁺；水溶液中含有多種陰離子時，它們的惰性陽極上放電的先後順序是：S^2->I^->Br^->Cl^->OH^->含氧酸根>F^-。

用途

電解廣泛套用於冶金工業中，如從礦石或化合物提取金屬(電解冶金)或提純金屬(電解提純)，以及從溶液中沉積出金屬(電鍍)。

金屬鈉和氯氣是由電解溶融氯化鈉生成的；電解氯化鈉的水溶液則產生氫氧化鈉和氯氣。電解水產生氫氣和氧氣。水的電解就是在外電場作用下將水分解為H₂（g）和O₂（g）；可將熔融的氟化物在陽極上氧化成單質氟，熔融的鋰鹽在陰極上還原成金屬鋰；許多有色金屬（如鈉、鉀、鎂、鋁等）和稀有金屬（如鋯、鉿等）的冶煉及金屬（如銅、鋅、鉛等）的精煉，基本化工產品(如氫、氧、燒鹼、氯酸鉀、過氧化氫、乙二腈等)的製備，還有電鍍、電拋光、陽極氧化等，都是通過電解實現的。

電解生成物規律

十六字要訣：

陰得陽失 ：電解時，陰極得電子， 發生還原反應，陽極失電子，發生氧化反應；

陰精陽粗 ：精煉銅過程中,陰極使用精銅，陽極使用粗銅，最後陽極逐漸溶解，且產生陽極泥；

陰鹼陽酸 ：在電解反應之後，不活潑金屬的含氧酸鹽會在陽極處生成酸，而活潑金屬的無氧酸鹽會在陰極處生成鹼；

陰固陽氣 ：電解反應之後，陰極產生固體及還原性氣體，而陽極則生成氧化性強的氣體。