第1章 第3节 第1课时 电解的原理（课件PPT）-【金榜题名】2025-2026学年高二化学选择性必修1高中同步学案（鲁科版）

第一章　化学反应与能量转化 第三节　电能转化为化学能——电解 第1课时　电解的原理 第一章　化学反应的热效应 返回导航 1 目录 contents Part 01 夯基固本 新知探究 Part 02 检测效果 素养提升 Part 03 课时作业 第一章　化学反应的热效应 返回导航 1 第一章　化学反应的热效应 返回导航 1 夯基固体 新知探究 返回导航 第一章　化学反应的热效应 返回导航 1 还原产物 氧化反应 第一章　化学反应的热效应 返回导航 1 氧化 直流电 电解质溶液 氧化 化学 直流电源 电极 闭合回路 第一章　化学反应的热效应 返回导航 1 阴离子 正极 得到 失去 氧化 负极 阳离子 还原 负 阴 阳 正 第一章　化学反应的热效应 返回导航 1 第一章　化学反应的热效应 返回导航 1 第一章　化学反应的热效应 返回导航 1 第一章　化学反应的热效应 返回导航 1 第一章　化学反应的热效应 返回导航 1 第一章　化学反应的热效应 返回导航 1 [答案]　D 第一章　化学反应的热效应 返回导航 1 第一章　化学反应的热效应 返回导航 1 第一章　化学反应的热效应 返回导航 1 第一章　化学反应的热效应 返回导航 1 第一章　化学反应的热效应 返回导航 1 第一章　化学反应的热效应 返回导航 1 第一章　化学反应的热效应 返回导航 1 第一章　化学反应的热效应 返回导航 1 第一章　化学反应的热效应 返回导航 1 第一章　化学反应的热效应 返回导航 1 第一章　化学反应的热效应 返回导航 1 第一章　化学反应的热效应 返回导航 1 第一章　化学反应的热效应 返回导航 1 第一章　化学反应的热效应 返回导航 1 第一章　化学反应的热效应 返回导航 1 第一章　化学反应的热效应 返回导航 1 第一章　化学反应的热效应 返回导航 1 第一章　化学反应的热效应 返回导航 1 第一章　化学反应的热效应 返回导航 1 第一章　化学反应的热效应 返回导航 1 检测效果 素养提升 返回导航 第一章　化学反应的热效应 返回导航 1 第一章　化学反应的热效应 返回导航 1 第一章　化学反应的热效应 返回导航 1 第一章　化学反应的热效应 返回导航 1 第一章　化学反应的热效应 返回导航 1 第一章　化学反应的热效应 返回导航 1 第一章　化学反应的热效应 返回导航 1 第一章　化学反应的热效应 返回导航 1 第一章　化学反应的热效应 返回导航 1 第一章　化学反应的热效应 返回导航 1 第一章　化学反应的热效应 返回导航 1 第一章　化学反应的热效应 返回导航 1 课时作业（五） 点击进入 word 第一章　化学反应的热效应 返回导航 1 谢谢观看 第一章　化学反应的热效应 返回导航 1 学习目标 核心素养 1.通过实验探究活动，能分析、解释电解池的工作原理，能设计简单的电解池。2.认识电解在实现物质转化和储存能量中的具体应用。 1.宏观辨识与微观探析：由电解熔融NaCl的实验探究电解池工作原理(装置特点、电子流动方向、离子流向、电极反应、放电顺序等)。2.证据推理与模型认知：电解熔融NaCl，掌握分析判断一般电解反应产物的有序思维方法。 阴离子(Cl－) 知识点一　电解的原理 1．电解熔融氯化钠实验 电极名称 铁电极 石墨电极 现象 铁片上产生银白色金属 石墨片周围有气泡产生 离子移动方向 移向铁电极 移向石墨电极 电极反应式 反应类型 实验结论 2NaCl eq \o(=====,\s\up15(通电))2Na＋Cl2↑ 2Cl－－2e－===Cl2↑ 2Na＋＋2e－===2Na 阳离子(Na＋) 注意：电解质的导电过程是被电解的过程，属于化学变化；金属导电过程是电子的定向移动，属于物理变化。 2．基本概念 (1)电解 让 通过电解质溶液或熔融的电解质，而在两电极上分别发生 反应和 反应的过程叫做电解。 (2)电解池 ①定义：将电能转化为 能的装置。 ②组成：与 相连的两个固体 ； 或熔融的电解质；形成 。 ③电极名称与电极反应： 阳极：与电源 相连，溶液中 移向此极， 电子，发生 反应。 阴极：与电源 相连，溶液中 移向此极， 电子，发生 反应。 ④电子流向： 电源 极→导线→电解池的 极；电解池的 极→导线→电源的 极。 [思考探究] 　CuCl2溶液的电解 实验目的：以电解氯化铜溶液为例研究电解的基本原理。 实验步骤：在U形管中注入CuCl2溶液，插入两根石墨棒作电极(如图)，把湿润的淀粉碘化钾试纸放在与直流电源正极相连的电极附近，接通电源。 实验现象：阴极石墨棒上逐渐覆盖了一层红色的铜，在阳极石墨棒上有刺激性气味气体产生，且使湿润的淀粉碘化钾试纸变成蓝色。 1．分析上述电解池工作时，电子的流向、离子的运动方向，并在上图的基础上，绘制出电解池工作时，是如何构成闭合回路的？ 提示：接通外接电源后，电子从电源的负极沿导线流入电解池的阴极，阳离子向阴极移动，在阴极上得电子，发生还原反应，阴离子向阳极移动，在阳极上失去电子，发生氧化反应，电子由阳极流出，并沿导线流回电源的正极，如图所示。 2．根据上述实验现象分析，电解过程中在阴极、阳极上各发生什么反应？其电极反应式分别是什么？电解的总反应式是什么？ 提示：氯离子在阳极上失去电子发生氧化反应，铜离子在阴极上得电子发生还原反应，电极反应式分别为 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑(氧化反应) 阴极：Cu2+＋2e－===Cu(还原反应) 总反应方程式：CuCl2 eq \o(=====,\s\up15(通电))Cu＋Cl2↑ 1．电解池的工作原理 接通外界电源后，电子从电源的负极沿导线流入电解池的阴极，经过阴、阳离子的定向运动形成内电路，再从电解池的阳极流出，并沿导线流回电源的正极，如图所示。 2．电解池阴、阳极的判断方法 [典例1]　 下列关于电解池工作原理的说法中，错误的是(　　) A．电解池是一种将电能转化成化学能的装置 B．电解池中发生的反应是非自发的氧化还原反应 C．电解池工作时，阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应 D．与原电池不同，电解池放电时，电极本身不会参加电极反应 [解析]　如果阳极是活泼电极，电极本身失去电子，发生氧化反应。 1．下图是电解CuCl2溶液的装置，其中a、b为石墨电极，电解一段时间后，溶液仍然呈浅蓝色。则下列判断中，正确的是(　　) A．a是正极，发生氧化反应 B．电解过程中溶液的浓度不变 C．电解过程中b极质量减少 D．阳极产物与阴极产物的物质的量之比为1∶1 解析：选D　由图中的电流方向可判断a为电解池的阳极，b为电解池的阴极，由于两电极均为惰性电极，故均为溶液中的离子发生反应，在a极上氯离子放电发生氧化反应，反应式为：2Cl－－2e－===Cl2↑，b极上铜离子放电发生还原反应，反应式为：Cu2+＋2e－===Cu；A项a极应为阳极，B项电解过程中溶液的浓度降低，C项电解过程中b极由于析出铜，质量增加，故只有D正确。 知识点二　以惰性电极电解电解质溶液的规律 电解产物的判断方法 (1)阳极产物的判断：首先看电极材料。 ①若为活性电极(除Au、Pt、石墨以外的金属材料)，则电极材料失电子，电极溶解生成相应的金属阳离子。 ②若为惰性电极(Au、Pt、石墨)，则依据溶液中阴离子的失电子能力加以判断。已知以下离子：S2-、I－、Br－、Cl－、OH－、SO eq \o\al(2-,4)，在阳极的离子放电(失电子)顺序为S2->I－>Br－>Cl－>OH－>SO eq \o\al(2-,4)(等含氧酸根离子)。 (2)阴极产物的判断 直接根据阳离子放电(得电子)顺序判断，生成相应的金属单质(或氢气)：Ag＋>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H＋>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>Al3+>Mg2+>Na＋>Ca2+>K＋。 eq \a\vs4\al([名师点拨]) (1)当溶液中Zn2+的浓度远大于水溶液中H＋的浓度时，得电子能力为Zn2+>H＋。 (2)K＋、Na＋、Ca2+、Mg2+、Al3+只在熔融状态下放电，在水溶液中不放电。　　 [思考探究] 用下列装置电解不同电解质溶液，结合教材中“电解原理”知识，交流讨论。 提示：①阴极：Cu2+＋2e－===Cu；阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑；②阴极：Cu2+＋2e－===Cu；阳极：Cu－2e－===Cu；电极材料对阴极无影响，若阳极材料是活性电极，则电极本身放电，溶液中的离子不放电。 2．判断实验2中的阴极和阳极产物，说明判断电极产物要考虑哪些因素？ 提示：③阴极：H2、阳极：O2；④阴极：H2、阳极：O2；判断电极产物要考虑阳极材料和电解质溶液中离子的氧化性或还原性的强弱。 3．实验3中持续电解分两个阶段，分别写出两个阶段的电极反应和电解总反应式。 提示：第一阶段：阳极：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，阴极：Cu2+＋2e－===Cu，电极总反应：2CuSO4＋2H2O eq \o(=====,\s\up15(电解))2Cu＋2H2SO4＋O2↑。第二阶段：阳极：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，阴极：2H＋＋2e－===H2↑， 电池总反应：2H2O eq \o(=====,\s\up15(电解))2H2↑＋O2↑。 4．如果上述电池的电解质溶液换为稀硫酸，其电极反应是否发生变化？请写出电极反应。 提示：电极反应和介质有关，负极反应2H2－4e－===4H＋，正极反应O2＋4H＋＋4e－===2H2O。 1．分析电解问题的基本方法思路 (1)分电极：分析阳极材料是惰性电极还是活性电极。活性电极，电极本身被氧化；惰性电极，溶液中的离子被氧化。 (2)析溶液：分析电解质溶液中含有的阴离子、阳离子，包括水电离出的H＋和OH－。 (3)判流向：通电后，阴离子移向阳极，阳离子移向阴极，结合放电顺序分析谁先在电极放电。 (4)定反应：根据阴、阳离子的放电顺序，确定在两极上发生反应的离子，判断电极产物，正确书写电极反应式，书写时遵循原子守恒和电荷守恒。 2．电解方程式的书写步骤(以石墨作电极电解CuSO4溶液为例) 第一步：明确溶液中存在的离子。阳离子：Cu2+、H＋；阴离子：OH－、SO eq \o\al(2-,4)。 第二步：判断阴阳两极附近离子种类及离子放电顺序。阴极：Cu2+>H＋；阳极：OH－>SO eq \o\al(2-,4)。 第三步：写出电极反应式和总的电解方程式。 阴极：2Cu2+＋4e－===2Cu； 阳极：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋。 根据得失电子数相等，两极反应式相加得总的电解方程式：2CuSO4＋2H2O eq \o(=====,\s\up15(通电))2Cu＋O2↑＋2H2SO4。 3．电解规律(惰性电极) 电解质及类别 电极反应式 电解物质 pH变化 溶液复原方法 电 解 水 型 硫酸含氧酸 阳极：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O阴极：4H＋＋4e－===2H2↑ H2O 减小 加入H2O NaOH强碱 增大 Na2SO4活泼金属的含氧酸盐 不变 电解质及类别 电极反应式 电解物质 pH变化 溶液复原方法 电 解 电 解 质 型 盐酸无氧酸 阳极：2Cl－－2e－==Cl2↑ 阴极：2H＋＋2e－===H2↑ HCl 增大 通HCl CuCl2不活泼金属的无氧盐酸 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑ 阴极：Cu2+＋2e－===Cu CuCl2 加入 CuCl2 电解质及类别 电极反应式 电解物质 pH变化 溶液复原方法 放 H2生碱型 NaCl活泼金属的无氧盐酸 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑阴极：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ NaCl、 H2O 增大 通HCl 放O2生酸型 CuSO4不活泼金属的含氧酸盐 阳极：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋阴极：2Cu2+＋4e－=== 2Cu CuSO4、 H2O 减小 加入 CuO或 CuCO3 eq \a\vs4\al([名师点拨])电解质溶液复原措施：一般加入阳极产物和阴极产物的化合物。　　 [典例2]　 下列有关用惰性电极电解AgNO3溶液一段时间后的说法，正确的是(　　) A．电解过程中阳极的质量不断增加 B．电解过程中溶液的pH不断升高 C．此时向溶液中加入适量的Ag2O固体可使溶液恢复到电解前的状况 D．电解后两极产生的气体体积比为2∶1 [解析]　用惰性电极电解AgNO3溶液，总的电解反应为4AgNO3＋2H2O eq \o(=====,\s\up15(电解))4Ag＋O2↑＋4HNO3，阴极上析出Ag，阳极上放出O2，A、D错误；由于生成HNO3，溶液的pH降低，B错误；要使溶液恢复到电解前的状况要加入的物质应是Ag2O，C正确。 [答案]　C 2．用惰性电极进行电解，下列说法正确的是(　　) A．电解稀硫酸，实质上是电解水，故溶液的pH不变 B．电解稀NaOH溶液，要消耗OH－，故溶液的pH减小 C．电解Na2SO4溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1∶2 D．电解CuCl2溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1∶1 解析：选D　电解水后，H＋的浓度增大，溶液的pH减小，A项错误；电解NaOH溶液相当于电解水，OH－的浓度增大，溶液的pH增大，B项错误；电解Na2SO4溶液相当于电解水，阴极上析出的H2和阳极上析出的O2的物质的量之比为2∶1，C项错误；电解CuCl2溶液，阴极上析出的Cu和阳极上析出的Cl2的物质的量之比为1∶1，D项正确。 [课堂检测] 1．用惰性电极电解下列溶液，其中随着电解的进行，溶液pH逐渐减小的是(　　) ①氯化钠溶液　②硫酸铜溶液　③氢氧化钠溶液　④稀硫酸　⑤稀盐酸　⑥硫酸钠溶液 A．①③⑤　　　　　　　　B．②④⑤ C．②④ D．②④⑥ 答案：C 2．某同学欲完成2HCl＋2Ag===2AgCl＋H2↑反应，设计了下列四个实验，你认为可行的是(　　) 解析：选C　银在金属活动性顺序中位于氢之后，因此Ag不能直接与盐酸反应，可利用电解的方式使反应得以进行。根据元素化合价的变化，Ag需失电子成为Ag＋，因此Ag为阳极。 3．用惰性电极电解物质的量浓度相同、体积比为3∶1的硫酸铜和氯化钠的混合溶液，不可能发生的反应有(　　) A．2Cu2+＋2H2O eq \o(=====,\s\up15(电解))2Cu＋4H＋＋O2↑ B．Cu2+＋2Cl－ eq \o(=====,\s\up15(电解))Cu＋Cl2↑ C．2Cl－＋2H2O eq \o(=====,\s\up15(电解))2OH－＋H2↑＋Cl2↑ D．2H2O eq \o(=====,\s\up15(电解))2H2↑＋O2↑ 解析：选C　设混合溶液中硫酸铜和氯化钠的物质的量分别为3 mol 和1 mol，根据转移电子守恒，第一阶段：阳极上氯离子放电，阴极上铜离子放电，电解的方程式是Cu2+＋2Cl－ eq \o(=====,\s\up15(电解))Cu＋Cl2↑，氯离子完全反应时，剩余铜离子2.5 mol；第二阶段：阳极上氢氧根离子放电，阴极上铜离子放电，电解的方程式是2Cu2+＋2H2O eq \o(=====,\s\up15(电解))2Cu＋4H＋＋O2↑；第三阶段：阳极上氢氧根离子放电，阴极上氢离子放电，电解的方程式是2H2O eq \o(=====,\s\up7(电解))2H2↑＋O2↑。 4．如图所示装置中，a、b是惰性电极，通电一段时间后，b极附近溶液呈蓝色。下列说法中错误的是(　　) A．x是正极，y是负极 B．a极产生氢气，b极生成I2 C．a极和Pt电极都有气泡产生 D．U形管中溶液的碱性增强 解析：选A　a、b都是惰性电极，通电一段时间后，b极附近溶液呈蓝色，则b极上发生反应2I－－2e－===I2，所以b为阳极，可知y为正极，x为负极，a极H＋放电，发生反应2H＋＋2e－===H2↑，产生氢气，U形管中总反应为2KI＋2H2O eq \o(=====,\s\up15(电解))2KOH＋H2↑＋I2，溶液的碱性增强，A错误，B、D正确；石墨为阴极，铂为阳极，电极反应分别是Cu2+＋2e－===Cu，4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，C正确。 5．用惰性电极电解下列溶液，一段时间后，再加入一定量的另一种物质(括号内物质)，电解液基本不变的是(　　) A．CuCl2 (CuSO4) B．NaOH(NaOH) C．NaCl(HCl) D．CuSO4[Cu(OH)2] 解析：选C　C中电解NaCl溶液时NaOH仍留在原溶液中，H2、Cl2逸出，则损失了H、CL两种元素，且物质的量之比是1∶1，故加入HCl是正确的；A中电解CuCl2溶液时，损失了Cu和Cl两种元素，加入CuSO4不能弥补Cl－，而多了SO eq \o\al(2-,4)；B中电解NaOH溶液时，损失了H、O两种元素，若加入NaOH则增加了Na；D中电解CuSO4溶液时，损失了Cu、O两种元素，若加入Cu(OH)2则增加了H2O。 6．从NO eq \o\al(－,3)、SO eq \o\al(2-,4)、H＋、Cu2+、Ba2+、Ag＋、Cl－等离子中选出适当的离子组成电解质，采用惰性电极对其溶液进行电解。 (1)两极分别放出H2和O2时，电解质的化学式可能是________(至少答一种，下同)。 (2)若阴极析出金属、阳极放出O2时，电解质的化学式可能是______________。 (3)两极分别放出气体，且体积比为1∶1，电解质的化学式可能是__________。 解析：(1)该题找两极分别放出H2和O2的电解质，其阳离子是H＋或比H＋放电能力弱的Ba2+；阴离子是OH－或比OH－放电能力弱的SO eq \o\al(2-,4)、NO eq \o\al(－,3)，则分别由阳离子和阴离子组成的可溶性电解质符合题意。(2)阴极上的阳离子应是比H＋放电能力强的Cu2+、Ag＋，阳极上阴离子应是放电能力弱于OH－的NO eq \o\al(－,3)、SO eq \o\al(2-,4)，由阳离子和阴离子组成的可溶性电解质，即符合题意。(3)阴极放出的是H2，阳极是Cl－放电生成Cl2。 答案：(1)H2SO4、HNO3、Ba(NO3)2 (2)Cu(NO3)2、CuSO4、AgNO3 (3)HCl、BaCl2 $$