浅谈电解原理及其应用

一、电解原理

1.电解

（1）定义：使电流通过电解质溶液（或熔融的电解质）而在阴、阳两极引起还原氧化反应的过程。

（2）特点：①电解是不可逆的，②电解质导电一定发生化学变化。

2.电解池

（1）定义：把电能转化为化学能的装置称之为电解池。

（2）构成条件①有外加直流电源②有电解质溶解③形成闭合回路

（3）电极名称和电极反应

3、电极产物的判断

（1）阳极产物（先看阳极材料、再看阴离子放电顺序）：

①活泼阳极：

对应金属离子： Fe2+、Cu2+、Ag+

②惰性阳极（Pt、石墨）：

＞OH-＞含氧酸根

对应非金属单质4OH--4e-O2+2H2O

（2）阴极产物：（看阳离子得电子能力）

一般生成H2对应金属单质

二、电解原理的应用

1、氯碱工业

（1）原料的应用

①粗盐的成分：粗盐中含有泥沙、Ca2＋、Mg2＋、Fe2＋、SO42－杂质，不符合电解要求，因此必须经过精制。

②杂质的危害：Ca2＋、Mg2＋等金属离子在碱性环境中会生成沉淀，损坏离子交换膜；此外，杂质的存在会使得到的产品不纯。

③除杂质的过程：

注意：除杂质时所加试剂的顺序要求是：Na2CO3必须在BaCl2之后；加入盐酸在过滤之后，因此试剂加入顺序有多种选择：如

BaCl2、NaOH、Na2CO3、过滤、HCLBaCl2、Na2CO3、NaOH、过滤、HCLNaOH、BaCl2、Na2CO3、过滤、HCL

（2）反应原理

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)

在上述反应中，由于H+在阴极上得到电子而生成H2，破坏了附近的水的电离平衡，促进了水继续电离，结果阴极区溶液里OH-的浓度增大而呈碱性。

总反应：2NaCl + 2H2O 2NaOH + H2 + Cl2

2.电解精炼铜

电解精炼铜时，用纯铜作阴极，粗铜作阳极，用CuSO4(或CuCl2)溶液作电解液，当通以直流电时，粗铜逐渐溶解，在阴极上析出纯铜，粗铜中的多数杂质（阳极泥）沉积于电解槽底部。其原理为：

阳极（粗铜）：Cu－2e－Cu2＋ ，阴极（纯铜片）：Cu2＋＋2e－ Cu 。

3.电镀铜

应用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其它金属或合金的过程称为电镀。

电镀池的组成为：镀层金属作为阳极，镀件作为阴极，含有镀层金属离子的溶液作电解质溶液（即电镀液）。如在金属铁表面电镀铜，其原理为：

阳极：Cu－2e－ Cu2＋ ，阴极：Cu2＋ ＋ 2e－Cu 。

4.电解法冶炼活泼金属

Na、Mg、Al等活泼金属都可用电解它们的熔融盐或氧化物制得。例如工业上制备金属铝的反应原理：2Al2O3(熔融)4Al + 3O2；阳极：6O2－－12e－ 3O2；阴极：4Al3＋ ＋ 12e－4Al

注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文