杰哥 | 5-5 电解池原理与应用

1️⃣电解池基本概念

1. 能量转化：将电能转变成化学能
2. 工作原理

（1）阴极：发生还原反应 / 得电子 / 与外电源负极相接

（2）阳极：发生氧化反应 / 失电子 / 与外电源正极相接

（3）离子移动：阴阳相吸（阴离子→阳极；阳离子→阴极）

2️⃣电解规律：阴极产物判断

1. 考虑谁“得电子”：阳离子或H₂O（H⁺）
2. 得电子的顺序（氧化性顺序）：Ag⁺>Fe³⁺>Cu²⁺>H⁺（酸）>Fe²⁺>Zn²⁺>H⁺（H₂O）>K⁺、Ca²⁺、Na⁺、Mg²⁺、Al³⁺

若是电解水溶液中的K⁺ / Ca²⁺ / Na⁺ / Mg²⁺ / Al³⁺，等同电解H₂O

放氢生碱：2H₂O +2e⁻ =H₂ +2OH⁻

3️⃣电解规律：阳极产物判断

1. 考虑谁“失电子”：阴离子或H₂O（OH⁻）或电极材料
2. 优先考虑电极材料：

若是活性电极（除Pt、Au、石墨以外），则金属单质失电子

3. 若是惰性电极（Pt、Au、石墨）

失电子顺序（还原性顺序）：S²⁻ >I⁻ >Fe²⁺ >Br⁻ >Cl⁻ >H₂O（OH⁻）>最高价含氧酸根（NO₃⁻、SO₄²⁻、ClO₄⁻）

若是电解最高价含氧酸根，等同电解H₂O

放氧生酸：2H₂O -4e⁻ =O₂ +4H⁺

4️⃣使用惰性电极电解电解质溶液的四大类型

5️⃣电解的应用：氯碱工业

过量的NaOH除掉Mg²⁺

过量的BaCl₂除掉SO₄²⁻

过量的Na₂CO₃除掉Ca²⁺、Ba²⁺

最后HCl除掉NaOH / Na₂CO₃

阳极：2Cl⁻ -2e⁻ =Cl₂

阴极：2H₂O +2e⁻ =H₂ +2OH⁻

总：2NaCl +2H₂O =电解= H₂ +Cl₂ +2NaOH

只能用阳离子交换膜，否则发生Cl₂ +2OH⁻ =Cl⁻ +ClO⁻ +H₂O

6️⃣电解的应用：电镀

1. 待镀金属作阴极，镀层金属作阳极，用含镀层金属离子的电解质溶液作电镀液。
2. 电镀特点：一增（阴极质量增加）、一减（阳极质量减少）、一不变（电解质溶液浓度不变），且阴极增加的质量与阳极减少的质量相等。

7️⃣电解的应用：电解精炼铜

1. 电极材料：阳极为粗铜、阴极为纯铜。
2. 电解质溶液：含Cu²⁺的盐溶液（如CuSO₄）

一

• Zn -2e⁻ =Zn²⁺
• Fe -2e⁻ Fe²⁺
• Ni -2e⁻ =Ni²⁺

二

• Cu -2e⁻ =Cu²⁺

阳极减少的质量，不是只有Cu

电解精炼铜，阳极质量减少64g，转移电子数≠2NA

8️⃣电解金