第三节电解池
一、电解原理
1．电解CuCl2溶液
实验步骤：在装有CuCl2溶液的U型管两端，分别插入碳棒作电极，并接上电流计，接通12 V的直流电源，形成闭合回路。
把湿润的淀粉碘化钾试纸放在与直流电源正极相连的电极附近，观察U型管内碳棒、溶液颜色、试纸颜色的变化和电流计指针的偏转情况。
实验现象及分析：与电源的负极相连的碳棒上有一层红色的固体析出，说明有铜生成；与电源的正极相连的碳棒上有气泡产生，并有刺激性气味，发现湿润的淀粉碘化钾试纸变成了蓝色，说明有氯气生成；电流计指针发生偏转，说明有电流通过；溶液的颜色逐渐变浅，说明Cu2+的浓度逐渐减小。
实验注意事项：电解时间不宜太长，避免产生的氯气污染环境，或者可以将蘸有浓NaOH溶液的棉花塞在U 型管两端，吸收有毒气体。
小结：CuCl2溶液在通电时发生了化学变化，生成了Cu和Cl2。
既：CuCl2Cu＋Cl2↑
阴极：Cu2+＋2e－=Cu （还原反应）阳极：2Cl－-2e－=Cl2↑（氧化反应）
2．基本概念
(1) 使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极上引起氧化还原反应的过程叫做电解。
(2) 把电能转变为化学能的装置叫做电解池或电解槽。
3．电解池的两极
阴极：与电源负极相连的电极。
（发生还原反应）吸引溶液中的阳离子
阳极：与电源正极相连的电极。
（发生氧化反应）吸引溶液中的阴离子
4．电解的本质：电解质溶液的导电过程就是电解质溶液的电解过程
5．放电顺序
阴极：Ag+＞Hg2+＞Fe3+＞Cu2+＞H+＞Pb2+＞Sn2+＞Fe2+＞Zn2+＞Al3+＞Mg2+＞Na+＞Ca2+＞K+
阳极：活泼金属阳极S2-＞I-＞Br-＞Cl-＞OH－＞含氧酸根＞F-
6．电极反应式的书写：列物质，标得失；选离子，配电荷；配个数，巧用水；两式加，验总式。
（惰性电极）（1）电解含氧酸（H2SO4）
阳极：4OH——4e—= 2H2O+O2↑阴极：4H++ 4e—= 2H2↑
总的方程式：2H2O 2H2↑+O2↑
结论：用惰性电极电解含氧酸实质是电解水。
电解后，酸的浓度增大，即[H+]增大，故溶液的PH减小。
（2）电解无氧酸（HCl）
阳极：2Cl——2e—= Cl2↑阴极：2H++ 2e—= 2H2↑
总的方程式：2HCl H2↑+Cl2↑
结论：用惰性电极电解无氧酸(除HF)，溶质消耗。
电解的结果消耗了HCl，即[H+]减小，溶液的PH增大。
（3）电解可溶性碱（NaOH）
阳极：4OH——4e—= 2H2O+O2↑阴极：4H++ 4e—= 2H2↑
总的方程式：2H2O 2H2↑+O2↑
结论：用惰性电极电解强碱实质是电解水。
电解后，碱的浓度增大，即[OH-]增大，故溶液的PH增大。
（4）电解活泼金属的含氧酸盐（Na2SO4）
阳极：4OH——4e—= 2H2O+O2↑阴极：4H++ 4e—= 2H2↑
总的方程式：2H2O 2H2↑+O2↑
结论：用惰性电极电解活泼金属的含氧酸盐实质是电解水。
电解后溶液的PH不变，等于7。
（5）电解不活泼金属的无氧酸盐（CuCl2）
阳极：2Cl——2e—= Cl2↑阴极：Cu2+ + 2e—= Cu
总的方程式：CuCl 2 2Cu + Cl2↑
结论：用惰性电极电解不活泼金属的无氧酸盐(除氟化物)，溶质消耗。
电解的结果使[Cu2+]减小，溶液的[H+]减小，溶液的PH略有增大。
Cu2+ +2H2O Cu(OH)2 + 2H+
（6）电解活泼金属的无氧酸盐（NaCl）
阳极：2Cl——2e—= Cl2↑阴极：4H++ 4e—= 2H2↑
总的方程式：2NaCl + 2H2O 2NaOH + H2↑+ Cl2↑
结论：用惰性电极电解活泼金属的无氧酸盐，溶质、水同时消耗。
电解的结果生成碱，电解后溶液的PH增大。
（7）电解不活泼金属的含氧酸盐（CuSO4）
阳极：4OH——4e—= 2H2O+O2↑阴极：Cu2+ + 2e—= Cu
总的方程式：2CuSO4 +2H2O2H2SO4+2Cu+O2↑
结论：用惰性电极电解活泼金属的无氧酸盐，溶质、水同时消耗。
电解的结果生成酸，电解后溶液的PH减小。
7．电解规律
(1) 电解质分解型：无氧酸、不活泼金属的无氧酸盐溶液的电解，水不参加反应
(2) 电解水型：强碱、活泼金属的含氧酸、含氧酸等溶液的电解，只有水参加
(3) 放氢生碱型：电解活泼金属的无氧酸盐时，电解质的阴离子和水电离的H＋放电，溶质和水都参加反应，pH增大
(4) 放氧生酸型：电解不活泼金属的含氧酸盐时，电解质电离的阳离子和水电离的OH―离子放电，溶质和水都参加反应，pH减小。
2、原电池与电解池的比较
1、电解饱和食盐水制烧碱、氢气和氯气
(1)：实验原理
阳极(放电顺序：Cl―>OH―)：2Cl―-2e == Cl2↑ (氧化反应) 阴极(放电顺序：H＋>Na＋)：2H＋+2e==H2↑(还原反应)
总反应：2NaCl+2H2O 电解
2NaOH +H2↑+ Cl2↑
阴极阳极
(2)工业制备方法---离子交换膜法
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。
将电解槽隔成阴极室和阳极室和阴极室，它只允许阳离子(Na＋)通过，而阻止阴离子(Cl―、OH―)和气体通过。
这样既能防止阴极产生的H2和阳极产生的Cl2相混合而引起爆炸，又能避免Cl2和NaOH作用生成NaClO 而影响烧碱的质量。
2、电解精炼铜
粗铜作阳极，纯铜作阴极，用CuSO4溶液作电解液。
阳极(粗铜)：Cu－2e－＝Cu2+
阴极(精铜)：Cu2+＋2e－＝Cu
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。
3、电镀铜
(1) 电镀是应用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的过程。
(2) 电镀的主要目的是使金属增强抗腐蚀能力、增加美观和表面硬度。
(3) 在铁制品上镀铜：阳极——铜（镀层金属）阴极——铁制品（镀件）电镀液——CuSO4溶液（浓度不变）原理：阳极(Zn) Cu－2e－＝Cu2+阴极(Fe)：Cu2+＋2e－＝Cu
4、电冶金
(1) 本质：利用电解使矿石中的金属离子获得电子，从它们的化合物中还原出来
(2) 适用范围：制取活泼金属单质，如电解NaCl、MgCl2、Al2O3制取Na、Mg、Al。