4.2.1 电解池的工作原理 课件 2025-2026学年高二上学期化学人教版选择性必修1

该高中化学课件聚焦电解池工作原理，涵盖实验探究、构成条件、电极反应及放电顺序等核心知识点。通过化学史（伏特电池、戴维发现元素等）导入，衔接原电池知识，以电解CuCl₂溶液实验为支架，引导学生从现象观察到原理分析构建认知脉络。 其亮点是以实验探究为主线，结合化学史渗透科学态度与责任，通过对比表格（电解池与原电池）和放电顺序归纳发展科学思维。如从电解CuCl₂溶液现象质疑引出放电顺序，落实科学探究。助力学生形成化学观念，教师可直接用于实验教学与系统知识梳理，提升教学效率。

第四章 化学反应与电能 第二节 电解池 第1课时 电解池的工作原理 自1800年，伏特发明了伏打电池后，科学家们纷纷开始利用伏打电池研究电的化学效应，对水、盐溶液、熔融固体化合物进行通电实验，其中英国化学家戴维在点解释议案中发现了钠、钾、镁、钙、锶、钡等多种元素，成为发现最多新元素的科学家。 电解池的前世今生 1833年，英国科学家法拉第，经过一系列的实验，发现当把电流作用在氯化钠的水溶液时，能够获得氯气，这一发现为氯碱工业的发展有重要的促进作用。 石墨 饱和食盐水 一. 电解CuCl2溶液实验探究 【实验4-2】 在U形管中注入质量分数为25%CuCl2溶液，插入两根石墨棒作电极，把湿润的碘化钾淀粉试纸放在与直流电源正极相连的石墨棒(阳极)附近。接通直流电 源，观察U形管内的现象和试纸颜 色的变化。 3 一. 电解CuCl2溶液实验探究 结论：实验表明，CuCl2溶液在通电条件下生成了Cu和Cl2 一. 电解CuCl2溶液实验探究 与正极相连的电极 与负极相连的电极 现象 判断产物 反应方程式 产生使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝的气体 产生红色物质 氯气 铜 CuCl2 === Cu + Cl2↑ 通电 原理探究 (1)氯化铜溶液中的电离过程有 ①CuCl2=Cu2＋＋2Cl－，②H2O ⇌H＋＋OH－； 溶液中存在的离子有Cu2＋、Cl－、H＋、OH－， 通电前，这些离子在溶液中作自由运动。 通电前 通电后 (2)通电时，在电场的作用下，溶液中的离子作定向运动，即Cl－、OH－趋向阳极，Cu2＋、H＋趋向阴极。 一. 电解CuCl2溶液实验探究 oooooooooooooooooooo － ＋ 阴极 阳极 Cu Cl2 ooooooooooooooooooooooo e- e- 与直流电源负极相连的电极为阴极 与直流电源正极相连的电极为阳极 放电：离子在电极表面得到或失去电子的过程 阳离子Cu2+向阴极移动 阴离子Cl- 向阳极移动 Cu2+在阴极放电： Cl-在阳极放电： 2Cl－－2e－=Cl2↑ （氧化反应） Cu2+ ＋ 2e－ = Cu （还原反应） 总反应式：CuCl2 Cu + Cl2↑ 电解 一. 电解CuCl2溶液实验探究 尝试小结电解CuCl2溶液这一过程的特点和规律。 与电源正极相连 与电源负极相连 阴离子移向 阳离子移向 得电子，发生还原反应 失电子，发生氧化反应 阳极 阴极 电极与电源、离子、电子移动、电极反应关系 电子流出 电子流入 一. 电解CuCl2溶液实验探究 二.电解池的工作原理 1．电解：使电流通过电解质溶液(或熔融电解质)而在阳极、阴极引起氧化还原反应的过程。 注意：①电流应是直流电 ②熔融态的电解质也能被电解 2．电解池：将电能转化为化学能的装置(也称电解槽)。 3．电解池的电极名称： 阴极：与直流电源负极相连的电极，发生还原反应； 阳极：与直流电源正极相连的电极，发生氧化反应。 电离和电解有何区别？ 电离无需通电而电解需要，电解质先电离后电解 9 思考：判断电解池的阴、阳极？ 二.电解池的工作原理 4．电解池的构成条件： ①具有直流电源； ②两个电极(阴极、阳极)； ③电解质溶液或熔融电解质； ④形成闭合回路。 ⑤能发生氧化还原反应： 可以是自发的反应，也可以是非自发的反应 两极一液一电源，氧化还原是条件 二.电解池的工作原理 电解原理示意图： 注意：电解质溶液的导电过程，就是电解质溶液的电解过程 二.电解池的工作原理 5.几种流向的问题 （1）电流：电源正极→电解池阳极→电解质溶液→电解池阴极→电源负极） （2）电子流向：电源 极 → 电解池 极； 电解池 极 → 电源 极 （3）离子： 阳离子 → 电解池 极 阴离子 → 电解池 极 负 正 阳 阴 阴 阳 电流(I)流向 二.电解池的工作原理 【例】哪个是原电池，哪个是电解池? √ √ 判断方法：是否有外加电源 √ 二.电解池的工作原理 练1.　下列叙述正确的是(　　) ①电解池是将化学能转变成电能的装置　 ②原电池是将电能转变成化学能的装置　 ③金属导电均为物理变化，电解质溶液导电是化学变化　 ④电解池两个电极材料可以相同 A．①②③④ B．仅③④ C．仅②③④ D．仅③ B 课堂练习 练2.右图是电解CuCl2溶液装置，其中c、d为石墨电极。下列有关的判断正确的是（ ） A．a为负极、b为正极 B．c为阴极、d为阳极 C．电解过程中，d电极质量增加 D．电解过程中，氯离子浓度不变 C 课堂练习 小结：电解池与原电池的比较 原电池 电解池 能量转化 反应能否自发进行 构成装置 电极名称 电极反应 电子流向 电流流向 离子流向 化学能→电能 电能→化学能 自发进行的氧化还原反应 非自发或自发进行的氧化还原反应 两极、电解质、导线 两极、电解质、电源 负极 正极 阴极（与负极相连） 阳极（与正极相连） 失电子—氧化反应 得电子—还原反应 得电子—还原反应 失电子—氧化反应 负极→外电路→正极 负极→阴极，阳极→正极 正极→外电路→负极 正极→阳极，阴极→负极 阳离子→正极，阴离子→负极 阳离子→阴极，阴离子→阳极 归纳总结 思考 为什么不产生氢气呢？ 为什么不是氧气呢？ 说明得失电子的能力不同： 失电子能力：（还原性） Cl-＞OH- 得电子能力：（氧化性） Cu2+＞H+ 提出质疑 三、电极材料的分类 根据电极本身是否参与反应， 分为惰性电极和活性电极: 惰性电极(C、Pt、Au)： 只起导电作用，不参与反应；溶液中阴离子失电子。 活性电极(除Pt、Au外的其余金属)： 活泼金属作阳极，金属失电子被氧化， 如Fe、Cu、Ag 阴极： 不管是活性电极还是惰性电极都只起导电作 用，不参与反应。都是溶液中阳离子得电子。 阳极 四、放电顺序 放电：阴阳离子在电极表面得到或失去电子的过程。 思考：在电解CuCl2溶液时， 为什么是Cu2+在阴极放电，而不是H+？ 为什么是Cl-在阳极放电，而不是OH-？ 离子放电顺序与哪些因素有关？ 20 离子放电顺序取决于离子本身性质（得失电子能力），另外也与离子的浓度及电极材料有关。 Cu2+ H+ > Cl- OH- > 失电子能力：（还原性） 得电子能力：（氧化性） 当溶液中有多种离子时，哪种离子先放电？ 离子得失电子的能力强的先放电 四、放电顺序 21 阴极： 阴极上放电的总是溶液中的阳离子，与电极材料无关。 得电子能力（氧化性）强的离子先放电。 Ag+>Fe3+>Cu2+>H+酸>Pb2+>Sn2+ >Fe2+>Zn2+>H+水>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+ 这5种金属离子在水中不放电，只有在熔融状态下放电，制备单质时只有电解熔融氯化物或熔融氧化物。 这4种金属离子浓度较大时，先于H+水放电。 Fe3+得电子能力比Cu2+强，但第一阶段Fe3+只被还原为Fe2+ Ag++e-=Ag Cu2++2e-=Cu 2H++2e-=H2 ↑或 2H2O+2e-=H2↑+2OH- 四、放电顺序 S2->I- >Br - > Cl- > OH- >含氧酸根（SO42-、CO32-）>F- 阳极: a.活性金属电极 b.惰性电极 a:活性金属作阳极，首先是阳极溶解，溶液中所有阴离子均不放电。 （金、铂除外） 电极反应：M－ne-＝Mn+ b:惰性阳极（C 、Pt ）溶液中的阴离子放电顺序： 2Cl--2e-=Cl2 ↑ 4OH-- 4e- =2H2O + O2 ↑ 或 2H2O- 4e-=4H++O2↑ Fe-2e- =Fe2+ Cu-2e- =Cu2+ Ag-e- =Ag+ 四、放电顺序 例题1、根据下列装置图，回答问题。 (1)若A、B均为惰性电极，电解质溶液为MgCl2溶液。 阳极： ； 阴极： ； 2Cl－－2e－===Cl2↑ 2H2O＋2e－+Mg2+ ===H2↑+Mg(OH)2↓ (2)若A为Cu，B为碳棒，电解质溶液为CuSO4溶液。 阳极： ； 阴极： ； Cu－2e－===Cu2＋　 Cu2＋＋2e－===Cu (3)若A为碳棒，B为铁，电解质为Na2SO4溶液。 阳极：____________________________； 阴极：____________________________； 2H2O－4e－===4H+＋O2↑ 2H2O＋2e－===H2↑+2OH- 四、放电顺序 阴极( H+): 2H++ 2e- =H2↑ 阳极(Cu) : Cu- 2e- =Cu2+ 总反应：Cu +H2SO4 === CuSO4 + H2 ↑ 电解 阴极( H+): 阳极(Ag) : 2Ag- 2e- +2Cl- =2AgCl 总反应：2Ag +2H2O +2NaCl === 2 AgCl + H2 ↑+2NaOH 电解 2H2O＋2e-===H2↑+2OH- 用银做电极电解氯化钠 四、放电顺序 五.电解池电极反应的书写与电解规律 ①活性电极：电极自身放电即电极自身失去电子发生氧化反应， 如：Fe、Cu、Ag ②惰性电极：电极自身不反应，只导电。如：Au、Pt、C (1)判断阴、阳极 分析阳极材料是惰性电极还是活性电极。 阴极材料只要导电就可以 1.电解池电极反应的书写 (2)分析电解质溶液中的全部离子并分为阴、阳两组 提示:不要忘记水溶液中的H+和OH-，不要把H+、OH-误加到熔融电解质中。 (3)然后排出阴、阳两极的放电顺序 ①阴极(与电极材料无关)：电极只导电，溶液中的阳离子放电 ②阳极(与电极材料有关): 1.活性电极： Fe、Cu、Ag 电极直接失去电子 反应式：M-ne-=Mn+ 2.惰性电极： Pt、石墨 溶液中的阴离子放电 五.电解池电极反应的书写与电解规律 (4)分析电极反应，判断电极产物，写出电极反应式，要注意遵循原子守恒和电荷守恒。 (5)最后写出电解反应的总化学方程式或离子方程式。 书写反应的总离子方程式时，要注意：若参与电极反应的H+(或OH-)是由水电离出来的，用水的分子式表示。 总结：看电极→找离子→分阴阳→排顺序→写反应 注意： 1.若H+、OH-由水电离，则水不能拆写化学式 2.所有总反应的条件均为电解 五.电解池电极反应的书写与电解规律 2.电解规律 用惰性电极电解下列酸、碱、盐溶液，请填写下表： 电解质 H2SO4 Na2SO4 NaOH 阳极反应式 阴极反应式 总反应 pH变化 复原加入物质 减小 不变 增大 H2O 2H2O－4e－=O2↑＋4H+ 2H2O＋2e－=H2↑+2OH- (1)电解H2O型 2H2O === 2H2 ↑+O2↑ 电解 4OH-－4e－=O2↑＋2H2O 2H++2e－=H2↑ 五.电解池电极反应的书写与电解规律 (2)电解电解质型 电解质 HCl CuCl2 阳极反应式 阴极反应式 总反应 pH变化 复原加入物质 2Cl－－2e－=Cl2↑ 2H＋＋2e－=H2↑ 增大 HCl CuCl2 Cu2＋＋2e－=Cu 用惰性电极电解下列酸、碱、盐溶液，请填写下表： 2Cl－－2e－=Cl2↑ 2HCl === H2 ↑+Cl 2↑ 电解 CuCl2 === Cu+Cl 2↑ 电解 增大 五.电解池电极反应的书写与电解规律 (3)电解质和水都发生电解型 电解质 NaCl CuSO4 阳极反应式 阴极反应式 总反应 pH变化 复原加入物质 2Cl－－2e－=Cl2↑ 2H2O－4e－=O2↑＋4H＋ 2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－ 2Cu2＋＋4e－=2Cu 增大 减小 HCl CuO或CuCO3 2H2O +2Cl- === H2 ↑+Cl2↑＋2OH－ 电解 2H2O +2Cu2+ === O2 ↑+2Cu＋4H+ 电解 用惰性电极电解下列酸、碱、盐溶液，请填写下表： 五.电解池电极反应的书写与电解规律 缺啥补啥 物质类别 实例 电极反应 含氧酸 H2SO4 强碱 NaOH 活泼金属的含氧酸盐 Na2SO4 无氧酸 HCl 阳：4OH-－ 4e- ＝O2↑+2H2O 阴：4H+ + 4e- ＝2H2↑ 减小 增大 不变 H2O 阳：2Cl- － 2e- ＝Cl2↑ 阴：2H++2e-＝ H2↑ 增大 HCl 不活泼金属的无氧酸盐 CuCl2 阳：2Cl- → 2e- ＋Cl2↑ 阴：Cu2++2e- → Cu 增大 CuCl2 活泼金属的无氧酸盐 NaCl 阳：2Cl- = 2e- ＋Cl2↑ 阴：2H++2e- = H2↑ 增大 HCl 不活泼金属的含氧酸盐 CuSO4 阳：4OH-－4e- ＝O2↑+2H2O 阴：2Cu2++4e- ＝ 2Cu 减小 CuO 溶质和水 同时电解 水电解 复原方法 pH 变化 电解水型！ 电解电解质型！ 放氧生酸型！ 放氢生碱型！ 电解 类型 溶质 电解 五.电解池电极反应的书写与电解规律 1.右图中x、y分别是直流电源的两极，通电后发现a极板质量增加，b极板处有无色无臭气体放出，符合这一情况的是 A 课堂练习 2. 根据金属活动顺序表，Cu不能发生如下反应：Cu + 2H2O= Cu(OH)2↓+ H2↑。但选择恰当电极材料和电解液进行电解，这个反应就能变为现实。下列四种电极材料和电解液中，能实现该反应最为恰当的是 A B C D 阳极 石墨 Cu Cu Cu 阴极 石墨 石墨 Fe Pt 电解液 CuSO4溶液 Na2SO4溶液 H2SO4溶液 H2O B 课堂练习 3、用惰性电极分别电解下列各物质的水溶液，一段时间后，向剩余电解质溶液中加入适量相应的溶质能使溶液恢复到电解前浓度的是（ ） A．AgNO3 B．Na2SO4 C．CuCl2 D．KCl C 课堂练习 4、下列各组溶液电解一段时间后，再加入相关物质，溶液能恢复原状况的是（　　） 电解质溶液 阳极 阴极 加入的物质 A NaCl溶液 碳 铁 盐酸 B NaOH溶液 碳 碳 水 C 硫酸铜溶液 铜 碳 硫酸铜 D 稀硫酸 铁 碳 H2O B 课堂练习 5.如图所示，通电后A极上析出Ag，对该装置的有关叙述正确的是 （ ） A. P是电源的正极 B. F极上发生的反应为：2H2O-4e-=4H++O2↑ C. 电解时，甲、乙、丙三池中，除E、F两极外，其余电极均参加了反应 D. 通电后，甲池PH减小，而乙、丙两池溶液的pH不变 B 课堂练习 课堂小结: 一、电解时电极产物的判断 1.基本思路 2.离子放电顺序 (1)阴离子放电顺序 (2)阳离子放电顺序 Ag+>Fe3+>Cu2+>H+酸>Pb2+>Sn2+ >Fe2+>Zn2+>H+水>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+ 3.根据实验现象判断阴、阳极和电极产物 实际题目中往往不给出电解池的电源，而是给出一些实验现象，据此先判断出是何种离子放电，从而确定出电源的正负极和电解池的阴阳极，并进行有关问题的分析。 (1)滴入酚酞显红色的一极(说明H+放电,电极附近溶液显碱性)是阴极,接电源的负极; (2)滴入石蕊显红色的一极(说明OH-放电,电极附近溶液显酸性)是阳极,接电源的正极; (3)电极增重的一极(说明不活泼金属离子放电析出金属)是阴极,接电源的负极。 课堂小结: Lavf57.83.100 $