4.2.1 电解原理-【优学精讲】2025-2026学年高中化学选择性必修一教用Word(人教版)

第二节 电解池 第1课时 电解原理 【学习目标】1.了解电解、电解池的概念，认识电解是电能转化为化学能的一种重要形式。 2.了解在电解过程中离子的放电顺序与氧化性、还原性的关系，并能用电极反应和总反应进行表征。 3.形成系统分析电解池的思维模型，能初步设计简单的电解池。 知识点一 电解原理 自主预习 新知构建 1．按如下图所示装置完成实验,并填写下表 （1）实验探究——电解氯化铜溶液 实验现象 实验分析 电流表指针①_ _ _ _ _ _ _ _ 电解质溶液导电，形成闭合回路 极上逐渐覆盖一层红色物质 析出金属铜：（还原反应） 极上产生有②_ _ _ _ _ _ 气味的气体，该气体能使湿润的碘化钾淀粉试纸变成③色 产生了氯气： （氧化反应） 电解溶液的总反应： （2）实验原理分析 ①氯化铜溶液中存在的离子有④_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ,通电前这些离子在溶液中作自由运动。 ②通电时在电场的作用下,溶液中的离子作定向运动,即⑤_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 向极迁移,⑥_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 向极迁移。 ③⑦_ _ _ _ _ _ _ _ 在极（与电源⑧_ _ 相连）失电子,被⑨_ _ ;⑩_ _ _ _ _ _ _ _ 在极（与电源⑪_ _ 相连）得电子,被⑫_ _ 。 ④实验结论 电解质溶液的导电过程,就是电解质溶液的电解过程。 【答案】发生偏转； 刺激性； 蓝； 、、、； 、； 、； ； 正极； 氧化； ； 负极； 还原 2．电解和电解池 （1）电解：使电流通过⑬  而在阳极、阴极引起⑭  反应的过程。 （2）电解池（也称电解槽）将⑮  转化为⑯  的装置。 （3）电解池的构成条件 （4）电解池的工作原理 接通电路后，电源、金属导线、阴极和阳极与电解质溶液形成闭合回路（如下图所示）。 ①离子流向：阳离子移向电解池的⑳  ；阴离子移向电解池的㉑  。 ②电子流向：从电源的㉒  流向电解池的㉓  ，从电解池的㉔  流向电源的㉕  。 【答案】电解质溶液（或熔融电解质）； 氧化还原； 电能； 化学能； 电极； 直流电源； 闭合回路； 阴极； 阳极； 负极； 阴极； 阳极； 正极 学思用．电解质溶液导电与金属导电有何区别？ 【答案】电解质溶液导电实际上是电解过程，发生氧化还原反应，是化学变化。金属导电是因为在电场作用下，自由电子发生定向移动，是物理变化。 自我诊断 （1） 电解池的两个电极必须是两个活动性不同的电极（ ） （2） 原电池的正极和电解池的阴极上均发生还原反应（ ） （3） 电子从电解池的阴极通过电解质溶液流入电解池的阳极（ ） （4） 某些不能自发进行的氧化还原反应，通过电解可以实现（ ） （5） 电解溶液，阴极逸出的气体能够使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝（ ） 【答案】（1） × （2） √ （3） × （4） √ （5） × 迁移应用 对点训练 1．下列关于电解池的叙述正确的是（ ） A. 与电源正极相连的是电解池的阴极 B. 与电源负极相连的是电解池的阴极 C. 在电解池的阳极发生还原反应 D. 电子从电源的负极沿导线流向正极 【答案】B 【解析】选。电解池中，与外接电源负极相连的是阴极，与外接电源正极相连的是阳极，故 错误、正确；电解池的阳极上失电子发生氧化反应，故 错误；电解池中，电子从电源的负极经导线流入阴极，从阳极流向电源的正极，故 错误。 2．如右图所示是电解溶液的装置，其中、为石墨电极。下列有关判断正确的是（ ） A. 为负极、为正极 B. 为阳极、为阴极 C. 电解过程中，电极质量增加 D. 电解过程中，氯离子的浓度不变 【答案】C 【解析】选。电流从电源的正极流出，因此 为电源的正极，为电源的负极，为电解池的阳极，为电解池的阴极；电解 溶液的电极反应为阳极（电极），阴极（电极）。 3．如下图所示，某学生设计了一个“黑笔写红字”的趣味实验。滤纸先用氯化钠、无色酚酞的混合液浸湿，然后平铺在一块铂片上，接通电源后，用铅笔在滤纸上写字，会出现红色字迹。下列有关叙述正确的是（ ） A. 铅笔端为阳极，发生氧化反应 B. 铂片端为阴极，发生还原反应 C. 铅笔端有少量氯气产生 D. 是负极，是正极 【答案】D 【解析】选。用铅笔在滤纸上写字，出现红色字迹，说明铅笔端产生，故铅笔端为阴极，放电发生还原反应生成 和，、项错误；铂片端为阳极，发生氧化反应，项错误。 知识点二 电解规律 自主预习 新知构建 1.电解时电极产物的判断 2．酸、碱、盐溶液的电解规律（惰性电极） （1）电解水型 电解质 阳极反应式 阴极反应式 变化 ①_ _ ②_ _ ③_ _ 复原加入物质 ④_ _ _ _ _ _ _ _ （2）电解电解质型 电解质 阳极反应式 阴极反应式 ⑤_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ⑥_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 变化 ⑦_ _ — 复原加（通）入物质 ⑧_ _ _ _ _ _ _ _ ⑨_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ （3）电解电解质和水型 电解质 阳极反应式 ⑩_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ⑪_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 阴极反应式 ⑫_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ⑬_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 变化 ⑭_ _ ⑮_ _ 复原加（通）入物质 ⑯_ _ _ _ _ _ _ _ ⑰_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 【答案】减小； 增大； 不变； ； ； ； 增大； ； ； ； ； ； ； 增大； 减小； ； 或 学思用．用石墨棒作为电极，在、、、等离子中选出适当离子组成电解质，电解该溶液，写出符合条件的一种电解质的化学式。 （1） 当阴极放出，阳极放出 时，电解质是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。 （2） 当阴极析出金属，阳极放出 时，电解质是_ _ _ _ _ _ _ _ 。 （3） 当阴极放出，阳极放出 时，电解质是_ _ _ _ _ _ _ _ 。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 学思用 用惰性电极电解电解质溶液的类型有电解水型、电解电解质型、放氢生碱型和放氧生酸型。再根据阴阳离子在电极的放电顺序判断。 （1） 阴极有生成，阳极有生成，实质为电解水，故电解质是活泼金属的含氧酸盐，即。 （2） 阴极析出金属，阳极放出，实质为放氧生酸型，即电解质为不活泼金属的含氧酸盐，即。 （3） 阴极放出，阳极放出，实质为放氢生碱型（或电解盐酸，此处无，盐酸不合理），即电解质为活泼金属的无氧酸盐，即。 3.电解池中的守恒规律 同一电路中转移的电子数是相等的，利用电子守恒使各电极得失电子数均相等，在各极反应式中建立联系。 自我诊断 （1） 用石墨作为电极电解氯化钠和硫酸铜的混合溶液，最初一段时间阴极和阳极生成的物质分别是铜和氯气（ ） （2） 以石墨为阴极、铜为阳极电解硫酸铜溶液的阳极反应式为（ ） （3） 以石墨为电极电解硝酸银溶液的总反应为 （ ） （4） 以铜为阳极电解盐酸的总反应为 （ ） （5） 电解任何物质，阳极失电子总数都与阴极得电子总数相等（ ） 【答案】（1） √ （2） × （3） √ （4） √ （5） √ 迁移应用 对点训练 1．用电解水的方法分析水的组成时，需加入一些物质以增强溶液的导电性，一般不宜加入的物质是（ ） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】选。用电解水的方法分析水的组成时，所加入电解质只能增大溶液的导电性，不能参与电极反应，否则会影响 和 的生成。加入、、，溶液导电性增强，且不影响 和 的生成，、、不符合题意；加入，电解 溶液时阳极放出氯气，阴极产生氢气，不是电解水，符合题意。 2．用惰性电极电解稀、、的混合液，最初一段时间阴极和阳极上析出的物质分别是（ ） A. 和 B. 和 C. 和 D. 和 【答案】B 【解析】选。由题意知，溶液中存在、、、、、、。根据离子的放电顺序，阳离子为，阴离子为、，故最初一段时间，阴极：，阳极： 。 3．[（2025·伊春高二测试）]某同学按如下图所示的装置进行电解实验。下列说法正确的是（ ） A. 电解过程中，铜电极上有产生 B. 电解初期，主反应的化学方程式为 C. 电解一定时间后，石墨电极上始终无铜析出 D. 整个电解过程中，的浓度不断增大 【答案】B 【解析】选。铜电极与电源正极相连，为阳极，失去电子生成，电解过程中，铜电极上不会有 产生，错误;铜电极为阳极，铜失去电子，石墨电极为阴极，溶液中的氢离子放电，故电解初期，主反应的化学方程式为 ，正确;电解一定时间后，溶液中铜离子浓度增大，由于 的氧化性强于，因此 也会在阴极上放电生成铜，即阴极上先是 得电子放出，后是 得电子析出，错误;根据 项分析可知，在整个电解过程中，起始时 的浓度不断减小，随后基本保持不变，错误。 课堂检测 巩固落实 1．（教材习题改编）下列用惰性电极电解不同物质的电极反应式书写错误的是（ ） A. 电解饱和食盐水 阴极： B. 电解溶液 阳极： C. 电解熔融阴极： D. 电解溶液 阳极： 【答案】A 【解析】选。电解饱和食盐水时，阴极上应是 放电生成 和，故 错误。 2．将一直流电源的正、负极（电极材料为），用玻璃片分别压在一张用食盐水、碘化钾淀粉溶液和紫色石蕊溶液浸透的滤纸上，经过一段时间后，两极附近滤纸的颜色分别是（ ） 选项 A B C D 阳极 蓝 白 红 蓝 阴极 白 蓝 蓝 蓝 【答案】D 【解析】选。阳极上 优先放电生成，使淀粉溶液变蓝，阴极上 放电生成 和，溶液呈碱性，使紫色石蕊溶液显蓝色，正确。 3．下列关于如下图所示的电解池工作时的相关叙述正确的是（ ） A. 电极为阳极，发生还原反应 B. 向石墨电极作定向移动 C. 石墨电极上的电极反应： D. 电解池总反应： 【答案】C 【解析】选。电子流出的一极是电源的负极，电极连接电源的正极，为阳极，发生氧化反应，项错误；电解池中，阴离子向阳极移动，故 向 电极作定向移动，项错误；石墨电极是电解池的阴极，发生还原反应，电极反应为，项正确；阳极上 发生氧化反应生成，阴极上 发生还原反应生成，故电解池总反应为，项错误。 4．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电解溶液 ③电解溶液 ④电解熔融 A. 电解进行一段时间后①②③溶液的均增大 B. ②中电解一段时间后，溶液颜色变浅，加入一定质量的固体，能够使溶液恢复到原来状态 C. ③中阳极消耗，故溶液中变小 D. ④中阴、阳两极上产物的物质的量之比为 【答案】D 【解析】选。电解稀硫酸的实质是电解水，溶液酸性增强，减小；电解 溶液生成，溶液酸性增强，减小；电解 溶液的实质是电解水，溶液碱性增强，增大，错误。电解 溶液的电解方程式为，被还原为，溶液颜色变浅，加入一定质量的 固体发生反应：，无法使溶液恢复到原来状态，错误。电解 溶液的实质是电解水，溶液中 增大，错误。电解熔融，电解方程式为 ，阴极产物为，阳极产物为，阴、阳两极上产物的物质的量之比为，正确。 5．如下图所示为在直流电源的作用下电解溶液的装置，其中A、B为石墨电极，、为电源的两极，当接通电源，通电一段时间后，将B电极取出，洗干净并干燥后称量，其质量增加了。 （1） 电极为电源的极。 （2） 写出电极反应式：A极_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ,B极_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。 （3） 若要使反应后的溶液恢复到原来状态，则应该加入_ _ _ _ _ _ ，加入_ _ 。 【答案】（1） 正 （2） ； （3） ；4.0 【解析】 （1） 电极质量增加，则 电极为电解池的阴极，阴极发生还原反应，铜离子得到电子转化为铜单质，阴极与电源的负极相连，因此 电极为电源的负极、电极为电源的正极。电极为电解池的阳极，发生氧化反应，水失去电子转化为氧气和氢离子。 （2） 见（1）解析 （3） 应补充氧化铜使电解质溶液恢复到原来状态，阳极析出的铜的质量为，而氧化铜中铜的质量分数为，因此需要补充的氧化铜的质量为。 学科网（北京）股份有限公司 $