1.3.3电解池的工作原理 导学案-2025-2026学年高二上学期化学鲁科版选择性必修1

该高中化学导学案聚焦电解池的工作原理，涵盖电解和电解池的概念、构成条件、离子移动及电极反应。通过对比原电池构成条件建立前后知识联系，以“两极一液一线一电源”总结构成作为学习支架。 以CuCl₂溶液电解为模型探究原理，分类归纳四种电解类型并结合实例分析，培养学生科学思维与科学探究能力。对点练习结合实例提升应用，深化物质变化与能量转化的化学观念，助力理解与掌握。

命制： 校对： 审核： 化学学案 化学能与电能的转化第二单元 第三课时 电解池的工作原理 （第3课时，共4课时） 【学习目标】 1．认识电解和电解池的概念，掌握电解池的构成； 2． 以CuCl2溶液的电解为模型探究电解的工作原理，理解电解池中电子和阴阳离子的移动、阴阳两极上的反应及其变化、电流形成的过程和原理。 3． 理解阴、阳极放电顺序，电解方程式书写、现象分析、计算。 【知识要点】 一、电解和电解池 1．电解 （1）定义： 在 的作用下，在两电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程。 （2）能量转化特点： 将 转化为 。 2．电解池 （1）定义： 将 转化为 的装置称为电解池。 （2）电极与电极反应： ①阳极：与电源 相连的电极，发生 。 ②阴极：与电源 相连的电极，发生 。 （3）构成条件 ①具有直流电源；②与电源相连的两个电极(阴极、阳极)；③电解质溶液或熔融电解质；④形成闭合回路。（总结：两极一液一线一电源） 思考1：联系之前的知识，对比原电池与电解池的构成条件有何不同？ （原电池：两极一液一线一反应） （4）放电：当离子到达电极时，失去或获得电子，发生氧化反应或还原反应的过程，称为放电。 二、电解原理 1．电解熔融氯化钠 (1)电解装置： （2）电解过程分析 ①氯化钠在高温下熔融并发生电离，生成可自由移动的Na＋和Cl－ ②通电后离子的运动 阳离子：Na＋移向 阴离子：Cl－移向 ③电极上发生的变化 阴极： ， 反应 阳极： ， 反应 ④电解总反应式： 2．电解CuCl2溶液 （1）电解装置： （2）电解过程分析 ①通电前：存在微粒 ,自由移动。 ②通电后： 移向阴极， 移向阳极。 阴极电极反应： 阳极电极反应： 电解总反应： 注意： 1. 2. 电解池中电解产物的判断 （1）阳极产物的判断：先看电极材料，如果是活性电极(除Au、Pt以外的金属电极都是活性电极)，则电极材料失去电子，被溶解；如果是惰性电极(如石墨、Au、Pt等电极)，根据阴离子的放电顺序判断（还原性强或失电子能力强的离子优先放电）。 阴离子放电顺序及产物： （2）阴极产物的判断：直接根据阳离子的放电顺序判断（氧化性强或得电子能力强优先放电），与电极材料无关。 阳离子放电顺序及产物： 思考2：如何判断电解池阴、阳极？ 3、 电解规律 用惰性电极电解电解质溶液时，根据电解的对象和电解产物的不同可将电解分成四大类型。 1．电解水型：含氧酸(H2SO4、HNO3等)溶液、强碱(NaOH、KOH等)溶液、活泼金属的含氧酸盐(Na2SO4、KNO3等)溶液的电解属于电解水型，即相当于电解水。 （1）电极反应 电解质(水溶液) 电极反应式 含氧酸(如H2SO4) 阴极：4H＋＋4e－===2H2↑ 阳极：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ 强碱(如NaOH) 阴极：4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－ 阳极：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ 活泼金属的含氧酸盐(如KNO3，Na2SO4) 阴极：4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－ 阳极：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ 总反应：2H2O2H2↑＋O2↑ （2）电解后溶液pH的变化 电解后，水减少，电解质溶液浓度增大，溶液的酸碱性也相应改变。例如，电解稀硫酸后，硫酸溶液浓度增大，酸性增强，pH减小。电解稀NaOH溶液后，NaOH溶液浓度增大，碱性增强，pH增大。电解稀Na2SO4溶液后，Na2SO4溶液浓度增大，但溶液还是显中性，pH不变。 （3）溶液的复原：对于这一类型的电解，要使电解质溶液复原，只需加适量水即可。 2．电解溶质型：无氧酸(如HCl、HBr等，但HF除外)溶液、不活泼金属的无氧酸盐(如CuCl2等，但氟化物除外)溶液的电解过程中，只有溶质被电解，水并未减少，故它们属于电解溶质型。 (1) 无氧酸溶液的电解：以电解HCl溶液为例来说明。 ①电极反应 阴极：2H＋＋2e－===H2↑ 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑ 总反应： 2HClH2↑＋Cl2↑ ②电解后溶液pH的变化 电解后，HCl不断减少，无氧酸溶液的浓度减小，溶液的酸性减弱，pH增大，但室温下，不会大于7。 ③溶液的复原：对于这一类型的电解，加适量溶质可使电解后的溶液恢复原状态。 (2)不活泼金属的无氧酸盐溶液的电解：以电解CuCl2溶液为例来说明。 ①电极反应 阴极：Cu2＋＋2e－===Cu 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑ 总反应： CuCl2Cu＋Cl2↑ ②溶液的复原：对于这一类型的电解，加适量溶质可使电解后的溶液恢复原状态。 3．放氢生碱型：活泼金属的无氧酸盐(氟化物除外)溶液的电解，如NaCl溶液、KBr溶液的电解，就属于这一类型。以NaCl溶液的电解为例来说明。 (1)电极反应 阴极：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑ 总反应：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑ (2)电解后溶液pH的变化 因电解反应后有碱生成，故溶液的碱性增强，pH增大。 (3)溶液的复原：要使电解后的溶液恢复原状，通入适量HCl气体即可。 4．放氧生酸型：不活泼金属的含氧酸盐溶液的电解属于这一类型。如CuSO4溶液、AgNO3溶液的电解等。以CuSO4溶液的电解为例来说明。 (1)电极反应 阴极：2Cu2＋＋4e－===2Cu 阳极：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ 总反应：2CuSO4＋2H2O2Cu＋2H2SO4＋O2↑ (2) 电解后溶液pH的变化 因电解反应后有酸生成，故溶液酸性增强，pH减小。 (3)溶液的复原：要使电解后的溶液恢复原状，可向溶液中加入适量CuO或CuCO3，但加Cu(OH)2不行，因Cu(OH)2与生成的硫酸反应后使水量增加。 [归纳总结]惰性电极电解产物的判断 对点练习：用惰性电极进行下列电解，有关说法正确的是(　　) ①电解稀硫酸　②电解Cu(NO3)2溶液　③电解KOH溶液　④电解NaCl溶液 A．电解进行一段时间后四份溶液的pH均增大 B．反应②中电解一段时间后，向溶液中加入适量的CuO固体可使溶液恢复到电解前的情况 C．反应③中阳极消耗OH－，故溶液浓度变小 D．反应④中阴、阳两极上产物的物质的量之比为2∶1 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $