电解原理的应用——电解精炼铜、电镀

铜的电解精炼火法精炼产出的精铜品位一般为99.2% ～99.7%，另外还含有0.3% ～0.8%的杂质。

电解精炼的目的就是进一步脱除火法精炼难以除去的、对铜的导电性能和机械性能有损害的杂质，将铜的品位提高到99.95%以上，并且回收火法精炼铜中的有价元素，特别是贵，金属、铂族金属和稀散金属。

铜的电解精炼是将火法精炼铜铸成阳极板，以电解产出的薄铜片（始极片）作为阴极，二者相间地装入盛有电解液（硫酸铜与硫酸的水溶液）的电解槽中，在直流电的作用下，阳极铜进行电化学溶解，阴极上进行纯铜的沉积。

由于化学性质的差异，贵金属和部分杂质进人阳极泥，大部分杂质则以离子形态保留在电解液中，从而实现了铜与杂质的分离。

铜电解所处理的阳极成分（％）一般为：Cu 99.2～99.7，Ni0. 09～0.15，As 0. 02～0.05，Sb 0. 018～0.3，Ag 0. 058～0.1，Au 0. 003～0.007，Bi 0. 0026，Se 0. 017～0.025。

产品一号铜的成分要求（％）：Cu＋Ag不小于99.95；Bi和P不大于0.001；As、Sb、Sn、Ni不大于0.002；Pb和Zn不大于0.003；硫不大于0.004。

铜电解精炼的原理如下：阳极反应：Cu－2e ==Cu2+EΘCu/Cu2＋＝0. 34VMe－2e ==Me 2+EΘ2＋＜0. 34VMe/MeH2O－2e==2H＋＋1/2O2 EΘH2O/O2＝1.229VSO42――2e ==SO3＋1/2O2 EΘSO42－/O2＝2.42V式中Me代表Fe、Ni、Pb、As、Sb等比Cu更负电性的金属，它们从阳极上溶解进入溶液。

H2O和SO42－失去电子的反应由于其电位比铜正，故在正常情况下不会发生。

贵金属的电位更正，不溶解，而进入阳极泥。

阴极反应：Cu2＋＋2e ==Cu EΘCu/Cu2＋＜0. 34V2H＋＋2e==H2EΘH＋/H2＝0. 0VMe2＋＋2e ==Me EΘSO42－/O2＞0. 34V在这些反应中，具有标准电位比铜正、浓度高的金属离子才可能在阴极上被还原，但它们在阳极不溶解，因此只有铜离子还原是阴极的主要反应。

考点十五电解池学问点讲解一. 电解池工作原理及其应用1. 原电池、电解池的判定先分析有无外接电源：有外接电源者为，无外接电源者可能为；然后依据原电池、电解池的形成条件、工作原理分析判定。

2. 电解电极产物的推断：要推断电极反应的产物，必需驾驭离子的放电依次。

推断电极反应的一般规律是：(1) 在阳极上①活性材料作电极时：金属在阳极失电子被氧化成阳离子进人溶液，阴离子不简单在电极上放电。

②用惰性电极(Pt、Au、石墨、钛等)时，溶液中阴离子的放电依次是：S2- >I- >Br- >Cl- >OH- >含氧酸根>F-(2) 在阴极上：无论是惰性电极还是活性电极都不参加电极反应，发生反应的是溶液中的阳离子。

阳离子在阴极上放电依次是：Ag+ > Fe3+ > Cu2+ > H+（酸）> Pb2+ > Sn2+ > Fe2+ > Zn2+ > H+（水）> Al3+ > Mg2+>……3. 用惰性电极进行溶液中的电解时各种变更状况分析典例1（2025届内蒙古赤峰二中高三上学期其次次月考）某化学课外活动小组拟用铅蓄电池进行电絮凝净水的试验探究，设计的试验装置如图所示，下列叙述正确的是A． Y 的电极反应： Pb－2e－ = Pb2+B．铅蓄电池工作时SO42-向 Y 极移动C．电解池的反应仅有2Al+6H2O 2Al(OH)3+3H2D．每消耗 103.5 gPb ，理论上电解池阴极上有0.5 molH2生成【答案】D典例2（2025届内蒙古自治区赤峰其次中学高三上学期其次次月考）某化学课外活动小组拟用铅蓄电池进行电絮凝净水的试验探究，设计的试验装置如图所示，下列叙述正确的是A． Y 的电极反应： Pb－2e－ = Pb2+B．铅蓄电池工作时SO42－向 Y 极移动C．电解池的反应仅有2Al+6H2O2Al(OH)3+3H2↑D．每消耗 103.5 gPb ，理论上电解池阴极上有0.5 molH2生成【答案】D二. 电解原理在工业生产中的应用1．电解精炼反应原理(电解精炼铜)阳极(粗铜，含Fe、Zn、C等)：Cu-2e—=Cu2+，阴极(纯铜)：Cu2++2e—=Cu工作一段时间后，溶液中电解质的成分CuSO4、ZnSO4、FeSO4，Cu2+的浓度减小。

铜的精炼原理铜是一种常见的金属元素，广泛应用于工业生产和日常生活中。

而铜的精炼则是将含铜矿石中的杂质去除，从而得到纯净的铜的过程。

铜的精炼原理涉及到物理、化学等多方面的知识，下面我们就来详细了解一下铜的精炼原理。

首先，铜的精炼主要分为火法精炼和电解精炼两种方法。

火法精炼是指利用高温将铜矿石中的杂质熔化并氧化，然后将氧化物浮于熔融的铜中，从而实现杂质的分离。

而电解精炼则是利用电解的原理，通过电解液中的电流将铜离子还原成纯铜，同时将其他金属离子沉积在阴极上，实现铜的纯化。

其次，火法精炼的过程包括熔炼、氧化、还原和电解四个主要步骤。

首先是熔炼，将含铜矿石加热至高温，使其熔化成铜水，然后通过氧化剂将矿石中的硫、砷等杂质氧化成氧化物，接着进行还原，将氧化物还原成金属，最后通过电解将得到的铜水进行精炼，得到纯净的铜。

再次，电解精炼的过程则是利用电解槽将含铜的电解液通入，通过电流的作用使得铜离子在阳极上析出，而其他金属离子则在阴极上析出，从而实现铜的纯化。

总的来说，铜的精炼原理是通过物理或化学的方法将含铜矿石中的杂质去除，从而得到纯净的铜。

不同的精炼方法有着不同的工艺流程，但其核心都是实现铜的分离和纯化。

在实际的生产中，根据矿石的成分和含量，选择合适的精炼方法对铜进行精炼。

同时，随着科技的发展，新的精炼技术也在不断涌现，使得铜的精炼工艺更加高效、节能、环保。

总之，铜的精炼原理是一个复杂而又重要的工艺过程，它不仅关乎到铜的质量和成本，也关乎到生产的效率和环保。

通过不断的技术创新和工艺改进，相信铜的精炼技术将会迎来更加美好的发展前景。

电解池:一、电解原理1、电解池：把电能转化为化学能的装置，也叫电解槽。

2、电解：电流(外加直流电)通过电解质溶液而在阴阳两极引起氧化还原反应(被动的，不是自发的)的过程3、放电：当离子到达电极时，失去或获得电子，发生氧化还原反应的过程4、电子流向：（电源）负极—（电解池）阴极—（离子定向运动，电子不进溶液）电解质溶液—（电解池）阳极—（电源）正极5、电极名称及反应：阳极：与直流电源的正极相连的电极，发生氧化反应阴极：与直流电源的负极相连的电极，发生还原反应6、电解CuCl2溶液的电极反应：阳极：2Cl- -2e-=Cl2 (氧化)阴极：Cu2++2e-=Cu(还原)总反应式：CuCl2 =Cu+Cl2↑7、电解本质：电解质溶液的导电过程，就是电解质溶液的电解过程☆规律总结：电解反应离子方程式书写：放电顺序：阳离子放电顺序Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+> H+(指酸电离的)>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+ >H+(指水电离的)>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+阴离子的放电顺序是惰性电极时：S2->I->Br->Cl->OH->NO3->SO42-(等含氧酸根离子) >F-是活性电极时：电极本身溶解放电☆注意先要看电极材料，是惰性电极还是活性电极，若阳极材料为活性电极（Fe、Cu)等金属，则阳极反应为电极材料失去电子，变成离子进入溶液；若为惰性材料，则根据阴阳离子的放电顺序，依据阳氧阴还的规律来书写电极反应式。

电解质水溶液点电解产物的规律四种类型电解质分类：（1）电解水型：含氧酸，强碱，活泼金属含氧酸盐（2）电解电解质型：无氧酸，不活泼金属的无氧酸盐（氟化物除外）（3）放氢生碱型：活泼金属的无氧酸盐（4）放氧生酸型：不活泼金属的含氧酸盐二、电解原理的应用1、电解饱和食盐水以制造烧碱、氯气和氢气（1）、电镀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方法（2）、电极、电解质溶液的选择：阳极：镀层金属，失去电子，成为离子进入溶液M— ne — == M n+阴极：待镀金属（镀件）：溶液中的金属离子得到电子，成为金属原子，附着在金属表面M n+ + ne — == M电解质溶液：含有镀层金属离子的溶液做电镀液镀铜反应原理阳极(纯铜)：Cu-2e-=Cu2+，阴极(镀件)：Cu2++2e-=Cu，电解液：可溶性铜盐溶液，如CuSO4溶液（3）、电镀应用之一：铜的精炼阳极：粗铜；阴极：纯铜电解质溶液：硫酸铜3、电冶金（1）、电冶金：使矿石中的金属阳离子获得电子，从它们的化合物中还原出来用于冶炼活泼金属，如钠、镁、钙、铝（2）、电解氯化钠：通电前，氯化钠高温下熔融：NaCl == Na + + Cl—通直流电后：阳极：2Na+ + 2e— == 2Na 阴极：2Cl—— 2e—== Cl2↑☆规律总结：原电池、电解池、电镀池的判断规律（1）若无外接电源，又具备组成原电池的三个条件。

选修一化学第四章知识点总结化学选修一的第四章主要涵盖了一些重要的化学知识，包括金属的电化学腐蚀与防护、电解池原理及其应用等。

接下来咱们就一块儿来详细梳理一下这一章的知识点。

一、金属的电化学腐蚀（一）金属腐蚀的本质金属腐蚀就是金属原子失去电子变为金属阳离子，金属发生氧化反应。

（二）化学腐蚀和电化学腐蚀1、化学腐蚀金属跟接触到的物质（一般是气体或非电解质液体）直接发生化学反应而引起的腐蚀。

这种腐蚀过程中没有电流产生。

2、电化学腐蚀不纯的金属跟电解质溶液接触时，会发生原电池反应，比较活泼的金属失去电子而被氧化，这种腐蚀叫做电化学腐蚀。

电化学腐蚀是造成钢铁腐蚀的主要原因。

（三）电化学腐蚀的分类1、析氢腐蚀在酸性较强的溶液中发生的电化学腐蚀，正极上氢离子得电子被还原生成氢气。

例如，钢铁在酸性环境中的析氢腐蚀：负极（Fe）：Fe 2e⁻＝ Fe²⁺正极（C）：2H⁺＋ 2e⁻＝ H₂↑2、吸氧腐蚀在弱酸性或中性溶液中发生的电化学腐蚀，正极上氧气得电子被还原。

例如，钢铁在潮湿空气中的吸氧腐蚀：负极（Fe）：2Fe 4e⁻＝ 2Fe²⁺正极（C）：2H₂O ＋ O₂＋ 4e⁻＝ 4OH⁻（四）影响金属腐蚀快慢的因素1、金属的活动性：金属越活泼，越容易被腐蚀。

2、电解质溶液：电解质溶液的导电性越强，腐蚀越快。

3、环境：湿度越大、温度越高，腐蚀越快。

二、金属的防护（一）改变金属的内部结构例如，把铬、镍等加入普通钢中制成不锈钢。

（二）在金属表面覆盖保护层可以通过涂油漆、电镀、喷镀等方法在金属表面覆盖一层保护层，使金属与外界隔绝。

（三）电化学保护法1、牺牲阳极的阴极保护法这种方法是在被保护的金属上连接一种更活泼的金属，使活泼金属被腐蚀而保护了较不活泼的金属。

2、外加电流的阴极保护法将被保护的金属与电源的负极相连，让其成为阴极，从而得到保护。

三、电解池（一）电解池的构成条件1、有与直流电源相连的两个电极。

第四章 电化学根底 知识点整理1．原电池和电解池的比拟：2、原电池正负电极的判断 1〕根据电极材料：较活泼一极为负，较不活泼的一极为正〔与电解质反响得失电子〕2〕根据两极发生的反响：发生氧化反响的一极为负，复原反响的一极为正3〕根据电极增重还是减重：溶解或减轻的一极为负，增加或放出气泡的一极为正4〕根据电子或电流流动方向：电流方向：正→负 电子流向：负→正 5〕根据溶液中离子运动方向：阴离子移向的一极为负，阳离子移向的一极为正装置 原电池电解池实例原理使氧化复原反响中电子定向移动，从而形成电流。

这种把化学能变为电能的装置叫做原电池。

使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极引起氧化复原反响的过程叫做电解。

这种把电能转变为化学能的装置叫做电解池。

形成条件 ①电极：两种不同的导体相连；②电解质溶液：能与电极反响。

③能自发的发生氧化复原反响④形成闭合回路 ①电源； ②电极〔惰性或非惰性〕；③电解质〔水溶液或熔化态〕。

反响类型 自发的氧化复原反响 非自发的氧化复原反响电极名称由电极本身性质决定：正极：材料性质较不活泼的电极；负极：材料性质较活泼的电极。

由外电源决定：阳极：连电源的正极； 阴极：连电源的负极；电极反响 负极：Zn-2e -=Zn 2+〔氧化反响〕正极：2H ++2e -=H 2↑〔复原反响〕 阴极：Cu 2++2e -= Cu 得电子〔复原反响〕阳极：2Cl --2e -=Cl 2↑ 失电子〔氧化反响〕 电子流向 负极→正极 电源负极→阴极；阳极→电源正极 电流方向 正极→负极电源正极→阳极；阴极→电源负极 离子流向 阴离子流向负极 阳离子流向正极 阴离子流向阳极 阳离子流向阴极 能量转化 化学能→电能 电能→化学能应用①①抗金属的电化腐蚀；②实用电池。

①电解食盐水〔氯碱工业〕；②电镀〔镀铜〕；③电冶〔冶炼Na 、Mg 、Al 〕；④精炼〔精铜〕。

3．正确书写原电池电极反响式(1)列出正负电电极上的反响物质,在等式的两边分别写出反响物和生成物(2)在反响式左边写出得失电子数,使得失电子数目相等。

课时评价作业基础达标练1.关于镀铜和电解精炼铜，下列说法中正确的是( )A.都用粗铜作阳极、纯铜作阴极B.电解质溶液的成分都保持不变C.阳极反应都只有Cu−2 e−=Cu2+D.阴极反应都只有Cu2++2 e−=Cu答案：D解析：A项，电镀时镀件作阴极；B项，电解精炼铜时电解质溶液成分会发生改变；C项，电解精炼铜时，杂质若有比铜活泼的金属如锌，则还会发生反应：Zn−2 e−=Zn2+。

2.下列描述中，不符合生产实际的是( )A.电解熔融的氧化铝制取金属铝，用铁作阳极B.电解法精炼粗铜，用纯铜作阴极C.电解饱和食盐水制烧碱，用涂镍碳钢网作阴极D.在镀件上电镀锌，用锌作阳极答案：A解析：电解池的阳极发生失电子的氧化反应、阴极发生得电子的还原反应。

电解熔融的Al2O3制Al时，若用Fe作阳极，会发生反应Fe−2 e−=Fe2+,Fe2+移动到阴极上发生反应Fe2++ 2 e−=Fe，使得到的Al不纯。

3.（2021北京海淀高二期末）采用电化学方法使Fe2+与H2O2反应，可生成非常活泼的⋅OH （羟基自由基）中间体，用于降解废水中的有机污染物，原理如下图所示。

下列说法不正确的是( )A.X电极上发生的电极反应为2 H2O−4 e−=O2↑+4 H+B.可将X电极上产生的O2收集起来，输送到Y电极继续使用C.根据装置推测，Y电极是阳极，⋅OH在该电极侧产生D.起始时，在Y电极附近加入适量Fe2+或Fe3+，均能让装置正常工作答案：C解析：据题图可知，Y电极上Fe3+得电子转化为Fe2+,O2得电子结合H+生成H2O2,均发生还原反应，所以Y电极为阴极，X电极上H2O失电子生成O2,发生氧化反应，为阳极。

该装置工作时Fe2+与Fe3+可以循环转化。

4.将两个惰性电极插入500 mL的AgNO3溶液中，通入直流电电解。

当电解质溶液的pH从6.0变为3.0时（设电解时阴极没有氢气析出，且电解质溶液在电解前后体积变化可以忽略），电极上析出银的质量大约是( )A.27mgB.54mgC.108mgD.216mg答案：B解析：由题意知，电解AgNO3溶液时，阳极生成O2和HNO3，阴极生成Ag,n(H+)=cV= 10−3mol⋅L−1×0.5 L=5×10−4mol，若设生成Ag的物质的量为x，则Ag∼H+1 mol1 molx5×10−4molx=5×10−4mol,m(Ag)=5×10−4mol×108 g⋅mol−1=0.054g=54mg。

高考电化学知识点——电解原理(一)电解原理1. 电解池：把电能转化为化学能的装置，也叫电解槽。

2. 电解：电流(外加直流电)通过电解质溶液而在阴阳两极引起氧化还原反应(被动的不是自发的)的过程。

3. 放电：当离子到达电极时，失去或获得电子，发生氧化还原反应的过程。

4. 电子流向：(电源)负极—(电解池)阴极—(离子定向运动)电解质溶液—(电解池)阳极—(电源)正极。

5. 电极名称及反应阳极：与直流电源的正极相连的电极，发生氧化反应阴极：与直流电源的负极相连的电极，发生还原反应6. 电解CuCl2溶液的电极反应：阳极：2Cl- -2e-=Cl2 (氧化)阴极：Cu2++2e-=Cu(还原总反应式：CuCl2=Cu+Cl2 ↑7. 电解本质：电解质溶液的导电过程，就是电解质溶液的电解过程规律总结：电解反应离子方程式书写：放电顺序：阳离子放电顺序：Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+(指酸电的)>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+> Al3+ > Mg2+ >Na+ >Ca2+ >K+阴离子的放电顺序：是惰性电极时：S2->I->Br->Cl->OH->NO3->SO42-(等含氧酸根离子)> F-是活性电极时：电极本身溶解放电注先要看电极材料，是惰性电极还是活性电极，若阳极材料为活性电极(Fe、Cu)等金属，则阳极反应为电极材料失去电子，变成离子进入溶液;若为惰性材料，则根据阴阳离子的放电顺序，依据阳氧阴还的规律来书写电极反应式。

电解质水溶液电解产物的规律：类型电极反应特点实例电解对象电解质浓度分解电解质型电解质电离出的阴阳离子分别在两极放电HCl 电解质减小CuCl2放H2生成碱型阴极：水放H2生碱阳极：电解质阴离子放电NaCl电解质和水生成新电解质放氧生酸型阴极：电解质阳离子放电阳极：水放O2生酸CuSO4电解质和水生成新电解质电解水型阴极：4H++4e-==2H2 ↑阳极：4OH--4e-==O2↑+ 2H2ONaOH水增大Na2SO4上述四种类型电解质分类：(1)电解水型：含氧酸，强碱，活泼金属含氧酸盐(2)电解电解质型：无氧酸，不活泼金属的无氧酸盐(氟化物除外)(3)放氢生碱型：活泼金属的无氧酸盐(4)放氧生酸型：不活泼金属的含氧酸盐(二)电解原理的应用1. 电解饱和食盐水以制造烧碱、氯气和氢气(1)电镀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方法(2)电极、电解质溶液的选择：阳极：镀层金属，失去电子，成为离子进入溶液M- ne-==Mn+阴极：待镀金属(镀件)：溶液中的金属离子得到电子，成为金属原子，附着在金属表面Mn+ + ne-==M电解质溶液：含有镀层金属离子的溶液做电镀液镀铜反应原理阳极(纯铜)：Cu-2e-=Cu2+阴极(镀件)：Cu2++2e-=Cu，电解液：可溶性铜盐溶液，如CuSO4溶液2. 电镀应用之一：铜的精炼阳极：粗铜;阴极：纯铜电解质溶液：硫酸铜3. 电冶金(1)电冶金：使矿石中的金属阳离子获得电子，从它们的化合物中还原出来用于冶炼活泼金属，如钠、镁、钙、铝(2)电解氯化钠：通电前，氯化钠高温下熔融：NaCl==Na++Cl-通直流电后：阳极：2Na++ 2e-==2Na阴极：2Cl- - 2e-==Cl2↑规律总结：原电池、电解池、电镀池的判断规律(1)若无外接电源，又具备组成原电池的三个条件。