电解池

电解氯化钠水溶液示意图

当有外界电压时，水电离出的带正电的氢正离子会接近带有负电荷的阴极，在阴极上得到电子生成氢气。而水电离出的带负电的氢氧根则会接近带正电的阳极，在阳极上失去电子产生氧气。 若电解氯化钠水溶液，阴极上仍然是水分子得到电子生成氢气；

2H
2O + 2e^– → H₂ + 2OH^–

而在阳极上，氯离子相比氢氧根更容易失去电子，所以发生的反应是氯离子失去电子产生氯气，

2Cl^– → Cl
2 + 2e^–

同时导致溶液中氢氧根逐渐增多，总反应为氯化钠水溶液电解后产生氢气、氯气和氢氧化钠[2]。

对于钠、镁、铝等较活泼金属的化合物，其中的金属离子很难得到电子还原成单质，故一般的还原法无法获得金属，可在电解池中通过外加电场促使还原反应发生。 如制取铝的霍尔-埃鲁法，其基本反应是电解熔融的氧化铝制得单质铝：${\textstyle {\ce {2Al2O3 (l) -> 4Al +3O2}}}$冰晶石、氧化铝和氟化铝的混合溶液加上直流电压后，带正电的铝离子会聚集在阴极附近，获得电子生成单质铝，而氧离子则在石墨或焦炭制成的阳极附近失去电子，生成氧原子。按照理论计算，生成一千克铝所耗能量为8.7千瓦时[3]，现代工业规模的铝电解池一般需11.5-13.5千瓦时的电能生产1千克铝，所用的电解池通常使用的电流都达数百安培[4]。