一、电解原理

⑴．电解质溶液的导电
　　我们知道，金属导电时，是金属内部的自由电子发生的定向移动，而电解质溶液的导电与金属导电不同。
　　通电前电解质溶液中阴、阳离子在溶液中自由地移动；通电后在电场的作用下，这些自由移动的离子改作定向移动，带负电荷的阴离子由于静电作用向阳极移动，带正电荷的阳离子则向阴极移动。
　　电极名称：电解池中与直流电源负极相连的电极叫阴极，与直流电源正极相连的电极叫阳极。
　　物质能否导电是由其内部能否形成定向移动的自由电荷所决定的，对金属就是自由电子，而对电解质溶液就是自由移动的阴阳离子。

⑵．电解

①概念：使电流流过电解质溶液而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程叫电解。

②电子流动的方向：
    电子从外接直流电源的负极流出，经导线到达电解池的阴极，电解池溶液中的阳离子移向阴极，并在阴极获得电子而被还原，发生还原反应；

   与此同时，电解池溶液中的阴离子移向阳极，并在阳极上失去电子（也可能是阳极很活泼而本身失去电子）而被氧化，发生氧化反应。这样，电子又从电解池的阳极流出，沿导线而流回外接直流电源的正极。

③电极反应的类型：阳极反应为氧化反应，阴极反应为还原反应，故而阴极处于被保护的状态，而阳极则有可能被腐蚀。

（3）实验分析：电解CuCl₂溶液
　　（1）电极材料
　　阴极可用惰性电极，甚至较活泼的金属，但阳极需使用惰性电极，否则会发生氧化反应而溶解。
　　（2）惰性电极一般指金、铂、石墨电极，银、铜等均是活性电极。
　　（3）实验现象：通电后，电流表指针发生偏转，阴极石墨棒上析出一层红色固体，阳极表面有气泡放出，可闻到刺激性气味。
　　（4）淀粉碘化钾试纸的作用：检验阳极产物是否为Cl₂。使用时应先润湿并缠于玻棒端或用镊子夹持，作用时间不宜太久，否则变蓝后会被Cl₂漂白。

（4）放电顺序

1）阳极上失电子的规律
　　应首先看电极材料是惰性电极，还是活性电极，如是惰性电极，则由溶液中的阴离子失去电子，阴离子的还原性越强越易失电子，阴离子的放电顺序为：S^2->I^－>Br^－>Cl^－>OH^－>含氧酸根离子＞F^-；

  电极材料是活性电极，则电极材料的金属先失去电子进入溶液，此时溶液中其他离子不再失电子。

（注：惰性电极材料：C、Pt、Au  活性电极材料：除C、Pt、Au外的其它金属）

2）阴极上得电子的规律
　　阴极上只能由溶液中阳离子获得电子，阳离子氧化性越强越易得电子，阳离子放电顺序一般为：

Ag⁺>Hg²⁺>Fe³⁺>Cu²⁺>H⁺(酸)>Fe²⁺>Zn²⁺>H⁺(水溶液)＞Al³⁺＞Mg²⁺＞Na⁺＞Ca²⁺＞K⁺
3）变价的金属   

 Fe在作阳极发生氧化反应时电极反应为：Fe－2e^－=Fe²⁺

（5）电解反应方程式的书写步骤：

①分析电解质溶液中存在的离子；

②分析离子的放电顺序；

③确定电极、写出电极反应式；

④写出电解方程式。如：

 

二、原电池和电解池的比较：

 

电解的应用

一．电解饱和食盐水反应原理

　　1．实验分析：电解饱和食盐水
　　在U型管里装入饱和食盐水，滴入几滴酚酞试液，用碳棒作阳极、铁棒作阴极，将湿润的碘化钾淀粉试纸放在阳极附近，接通电源，观察管内发生的现象及试纸颜色的变化。
　　注意：铁棒不可作阳极，否则发生Fe－2e^－=Fe²⁺；碘化钾淀粉试纸需事先用水润湿。
　　现象：阴、阳两极均有气体放出，阳极气体有刺激性气味，能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝；阴极区域溶液变红。说明阴极区域生成物为碱性物质与H₂，阳极产物是Cl₂。
　　2．电解饱和食盐水反应原理
饱和食盐水成分：溶液存在Na⁺、Cl^－、H⁺、OH^－四种离子。
电极反应式：阴极：2H⁺＋2e^－=H₂↑（还原反应）；
阳极：2Cl^－－2e^－=Cl₂↑（氧化反应）。

　　实验现象解释：
　　（1）阴极区域变红原因：由于H⁺被消耗，使得阴极区域OH^－离子浓度增大（实际上是破坏了附近水的电离平衡，由于K_W为定值，c(H⁺)因电极反应而降低，导致c(OH^－)增大，使酚酞试液变红）。
　　（2）湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝原因：氯气可以置换出碘化钾中的碘，Cl₂+2KI=2KCl+I₂，I₂使淀粉变蓝。
　　注意：如果试纸被熏蒸的太久，蓝色会因为湿氯气的漂白作用而褪去。
　　电解饱和食盐水的总反应式：
　　

该电解反应属于放氢生碱型，电解质与水均参与电解反应，类似的还有K₂S、MgBr₂等。
二、铜的电解精炼
　　1．原理：电解时，用粗铜板作阳极，与直流电源的正极相连；用纯铜板作阴极，与电源的负极相连，用CuSO₄溶液（加入一定量的硫酸）作电解液。
　　CuSO₄溶液中主要有Cu²⁺、SO₄^2-、H⁺、OH^－，通电后H⁺和Cu²⁺移向阴极，并在阴极发生Cu²⁺+2e^－=Cu，OH^－和SO₄^2-移向阳极，但阳极因为是活性电极故而阴离子并不放电，主要为阳极（活泼及较活泼金属）发生氧化反应而溶解，阳极反应：Cu－2e^－=Cu²⁺。
　　电解过程中，比铜活泼的Zn、Fe、Ni等金属杂质，在铜溶解的同时也会失电子形成金属阳离子而溶解，此时阴极仍发生Cu²⁺+2e^－=Cu，这会导致电解液浓度不发生变化；Ag、Au不如Cu易失电子，Cu溶解时它们以阳极泥沉积下来可供提炼Au、Ag等贵金属。
　　该过程实现了提纯铜的目的。
　　离子在电极上得失电子的能力与离子的性质、溶液的浓度、电流的大小、电极的材料等都有关系。中学阶段我们一般只讨论电极材料的性质、离子的氧化性强弱和还原性强弱对它们得失电子能力的影响
三、电解冶炼铝
　　工业上，用纯净的氧化铝为原料，采用电解的方法制取铝。
　　纯净的氧化铝熔点很高（2045℃），很难熔化，现在都用熔化的冰晶石（Na₃AlF₆）作熔剂，使氧化铝在1000℃左右溶解在液态的冰晶石里，成为冰晶石和氧化铝的熔融体，然后进行电解。
　　电极反应式：
　　阴极：　 4Al³⁺＋12e-＝4Al
　　阳极：　 6O^2－＋12e-＝3O₂↑
　　总反应式：2Al₂O₃ ==4Al＋3O₂↑ (只能电解Al₂O₃，不能是AlCl₃)
　　在冶炼铝时，阳极产生氧气，石墨阳极在如此高温条件下，将不断被氧气氧化而消耗，因而需不断补充石墨阳极。
四、电镀铜
　　1．原理：电镀时，一般都是用含镀层金属离子的电解质溶液为电镀液；把待镀金属制成品浸入电镀液中与直流电源的负极相连，作为阴极，而用镀层金属为阳极，阳极金属溶解在溶液中成为阳离子，移向阴极，并在阴极上被还原成金属析出。
　　电镀铜规律可概括为“阳极溶解，阴极沉积，电解液不变”。
　　工业上电镀常使用有毒电镀液，因此电镀废水应回收有用物质、降低有害物质含量后，达标排放，以防污染环境。
　　2．实验分析：电镀铜实验
　　（1）待镀件需酸洗去除表面的锈。
　 （2）电镀液CuSO₄中加氨水制成铜氨溶液以降低Cu²⁺浓度使镀层光亮。

 

几组概念的比较

 

3．电解、电离和电镀的区别

 

 

5．电解方程式的实例（用惰性电极电解）：