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，通过伏打电池历史及元素发现案例（如戴维电解制钾钠）导入，以电解CuCl₂实验为核心，从现象观察（红色物质析出、淀粉试纸变蓝）到微观离子移动、放电顺序分析，构建“实验-原理-规律”的学习支架。 其亮点在于融合化学史与科学探究，以“阳氧阴还”“阴阳结合”等模型认知梳理电解规律，通过电解CuCl₂推导电极反应式培养证据推理能力。多样化课堂练习（如多池问题分析）助学生巩固，教师可借助系统框架提升教学效率。

第四章 化学反应与电能 第二节 电解池 课时1 电解池的工作原理 2025/12/8 2 吗喽 素养目标 证据推理与模型认知: 建立对电解过程的系统分析认识的思维模型，理解电解的规律，会判断电解的产物，会书写电解的电极反应式和总反应式。形成“电池模型”，培养迁移应用能力，培养“模型认知” 科学探究与创新意识: 通过思考与猜想、实验探究电解氯化铜溶液，培养“科学探究”学科核心素养。 宏观辨识与微观探析: 从宏观和微观的角度理解电解池中电子的移动、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。 2025/12/8 3 吗喽 课堂引入 伏打电池的发现引起化学家利用电解法研究元素的兴趣。 1801年伏打为拿破仑演示伏达电堆，拿破仑授予他金质奖章并封他为伯爵 2025/12/8 4 吗喽 课堂引入 2025/12/8 5 吗喽 课堂引入 历史上伏打发明电池以后，引起化学 家利用电解方法研究元素的兴趣。由电解法分离的元素及利用新分离出的元素提纯的其他元素如下表。 1807年戴维电解熔融碳酸钾制得钾；电解熔融碳酸钠制得钠 1808年戴维电解一种碱土金属氧化物与汞的混合物，得到汞齐后再蒸去汞，分别制得镁、钙、锶、钡 1808年戴维等用钾还原无水硼酸制得单质硼 1823年瑞典的贝采里乌斯用钾还原四氟化硅得到单质硅 1825年丹麦的奥斯特用钾汞齐还原无水氯化铝得到铝 1886年法国的莫瓦桑在无水HF中电解KH，制得单质氟， 获得1906年诺贝尔化学奖 电解与元素的发现 2025/12/8 6 吗喽 一、电解原理 1. 电解水 进一步探究电解的原理 为什么正极产生O2；负极产生H2？ 2025/12/8 7 吗喽 一、电解原理 2. 电解CuCl2 在U形管中注入质量分数为25%的CuCl2溶液，插入两根石墨棒作电极材料(如图4-9)，把湿润的碘化钾淀粉试纸放在与直流电源正极相连的电极(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。 2025/12/8 8 吗喽 一、电解原理 2. 电解CuCl2 实验现象 实验结论 电流表指针____________ 说明电解质溶液导电，形成_______________ 和负极相连的电极上覆盖了一层____________ _____________________ 电极a上有___________的气体产生，能使湿润的淀粉KI试纸________ _____________________ 2025/12/8 9 吗喽 一、电解原理 2. 电解CuCl2 实验结论: CuCl2溶液在通电条件下生成了Cu和Cl2 发生偏转 红色物质 刺激性气味 变蓝 闭合回路 析出金属铜 产生了氯气 2025/12/8 10 吗喽 一、电解原理 2. 电解CuCl2 (1) 通电前，CuCl2溶液中存在哪些离子？ 通电前 Cu2+、H+、OH－和Cl－ 在溶液中作自由运动 2025/12/8 11 吗喽 一、电解原理 2. 电解CuCl2 (2) 通电后溶液中阴阳离子的移动方向？ 通电时 Cu2+、H+、OH－和Cl－ 在溶液中改作定向运动 2025/12/8 12 吗喽 2. 电解CuCl2 OH－ 原电池 负极 失去e－ 和负极相连的电极材料表面e－数目变多 阳离子移动到和负极相连的电极材料附近，得到e－发生还原反应 e－ 正极 得到e－ 和正极相连的电极材料表面e－数目变少 阴离子移动到和负极相连的电极材料附近，阴离子或电极材料失去e－发生氧化反应 一、电解原理 2025/12/8 13 吗喽 2. 电解CuCl2 OH－ e－ 阴离子 阳离子 内电路中离子流向 闭合回路 一、电解原理 外电路中电子流向 2025/12/8 14 吗喽 一、电解原理 2. 电解CuCl2 (4)在CuCl2溶液中除了Cu2＋和Cl－之外，还有H＋和OH－，这两种离子为什么没得到或失去电子？ (3) 电化学中规定: 发生氧化反应的为阳极，“阳氧” 发生还原反应的为阴极，“阴还” 在两极上发生氧化还原反应，这个过程叫做放电。 氧化性: Cu2＋＞H＋；还原性: Cl－＞OH－； 离子放电先后顺序: 氧化性强的先在阴极放电，还原性强的先在阳极放电 2025/12/8 15 吗喽 一、电解原理 2. 电解CuCl2 阴极: Cu2++ 2e－ = Cu（还原反应） 阳极: 2Cl－ ‒ 2e－ = Cl2↑（氧化反应） 总反应: Cu2+ + 2Cl－ === Cu + Cl2↑ 电解 2025/12/8 16 吗喽 一、电解原理 3. 电解和电解池 (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 (2) 电解池: 将电能转化为化学能的装置(也称电解槽)。 2025/12/8 17 吗喽 一、电解原理 4. 电解原理 [思考讨论] 结合图4-10绘制反映电解池工作原理的示意图，并与同学交流。示意图要求包括以下内容: (1) 注明电解池组成。 (2) 标明氧化反应和还原反应的区域。 (3) 标明电子的运动方向和阴离子、阳离子的迁移方向。 2025/12/8 18 吗喽 一、电解原理 4. 电解原理 直流电源 阳极 阴极 阳离子 阴离子 e- e- 氧化反应 还原反应 失电子 得电子 离子导体 电子导体 电流 流向 I 电流 流向 I 电流流向 I 2025/12/8 19 吗喽 一、电解原理 5. 电解池的构成条件 (1) 外加直流电源 阳极: 接电源正极 阴极: 接电源负极 (2) 两个导电的电极 惰性电极: C、Pt、Au等 阳极、阴极 (3) 电解质溶液或熔融电解质 (4) 形成闭合回路 活性电极: 除C、Pt、Au的金属 2025/12/8 20 吗喽 6. 电极判断 (1) 直流电源的连接: 连接正极的是阳极，连接负极的是阴极 (2) 电极反应类型: 阳极氧化，阴极还原→记“杨洋” (3) 电子流向: 电子从阳极流出，经电子导体，流入阴极 (4) 离子流向: 阳离子移向阴极，阴离子移向阳极→“阴阳结合” (5) 电极现象: ① 阳极: 电极溶解、放出O2、Cl2等 ② 阴极: 析出金属、放出H2等 一、电解原理 例1 某学生欲完成反应 而设计了 下列四个实验装置，你认为可行的是( ) C A. B. C. D. 课堂练习 21 例2 简易燃料电池装置如图所示,若断开开关S2,接通开关S1,电解Na2SO4溶液约半分钟,碳棒上分别产生明显的气泡。断开开关S1,接通开关S2,可以观察到二极管的发光现象。下列说法不正确的是 (　) A.整个实验过程中至少涉及3种能量转化形式 B.断开开关S2,接通开关S1,C1附近发生的电极反应是 2H2O+2e－ =H2↑+2OH－ C.断开开关S1,接通开关S2,此时C2为正极 D.断开开关S2,接通开关S1,向溶液中加入 酚酞溶液,C2附近溶液变红 D 课堂练习 2025/12/8 22 吗喽 22 2025/12/8 23 吗喽 1. 阳极的放电顺序 二、电解规律 (1) 阳极若是活性电极，则活性电极优先放电 即M－ne－=Mn+; (2) 阳极为惰性电极，则还原性强的先放电 还原性强弱: S2－(HS－)＞SO32－(HSO3－)＞I－＞Fe2+＞Br－＞Cl－＞OH－(碱)＞OH－(水)＞含氧酸根＞F－ 含氧酸根和F－在水溶液中不放电 2025/12/8 24 吗喽 2. 阴极的放电顺序 无论阴极为活性电极还是惰性电极，电极材料都不放电(金属不能再得电子) 此时电解质溶液中氧化性强的离子先放电 氧化性强弱: Ag+＞Hg2+＞ Fe3+＞ Cu2+＞H+(酸)＞Pb2+＞Sn2+＞Fe2+＞Zn2+＞ H+(水)＞Al3+＞Mg2+＞Na+ ＞Ca2+＞K+ Al3+~ K+在水溶液中不放电 熔融状态下放电 二、电解规律 2025/12/8 25 吗喽 3. 惰性电极电解规律 根据电解质溶液中的阴阳离子在阴阳两极放电顺序不同分成四类: 阳极放电顺序: S2－(HS－)＞SO32－＞(HSO3－)＞I－＞Fe2+＞Br－＞Cl－＞OH－(碱) ＞OH－(水)＞含氧酸根＞F－ 阴极放电顺序: Ag+＞Hg2+＞ Fe3+＞ Cu2+＞H+(酸)＞Pb2+＞Sn2+＞Fe2+＞Zn2+＞ H+(水)＞Al3+＞Mg2+＞Na+ ＞Ca2+＞K+ Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 二、电解规律 2025/12/8 26 吗喽 3. 惰性电极电解规律 (1) 电解电解质本身 I + III : 溶液中的氧化性、还原性离子都能在阴、阳极放电 ① 大部分的无氧酸；如HCl、HBr、HI、H2S； ② 不活泼金属的无氧酸盐；如AgCl(熔融)、FeCl3、CuCl2、FeCl2、ZnCl2 ③ 活泼金属的无氧酸盐、氧化物的熔融态；如MgCl2、NaCl、KCl、Al2O3 二、电解规律 2025/12/8 27 吗喽 3. 惰性电极电解规律 (1) 电解电解质本身 二、电解规律 练习: 写出惰性电极电解HCl(aq)、FeCl3(aq)、MgCl2(l)、Al2O3(l)的电极反应式 电解HCl (aq)→ 阳极: 2Cl－－2e－=Cl2↑； 阴极: 2H+ + 2e－=H2↑； 电解FeCl3(aq) → 阳极: 2Cl－－2e－=Cl2↑； 阴极: Fe3+ + e－=Fe2+ ； 电解MgCl2(l)→ 阳极: 2Cl－－2e－=Cl2↑； 阴极: Mg2+ + 2e－=Mg ； 电解Al2O3(l) → 阳极: 2O2－－4e－=O2↑； 阴极: Al3+ + 3e－=Al ； 注意：熔融的AlCl3不导电，电解熔融的AlCl3不能制备Al MgCl2的熔点比MgO的低，所以电解熔融的MgCl2制备Mg 2025/12/8 28 吗喽 3. 惰性电极电解规律 (2) 电解水型 II + IV: 溶液中的氧化性、还原性离子都不能在阴、阳极放电 ① 含氧强酸和强碱；如H2SO4、NaOH、KOH等 ② 活泼金属的含氧酸(强酸)盐；如KNO3、Na2SO4等 二、电解规律 练习: 写出惰性电极电解H2SO4(aq)、NaOH(aq)、Na2SO4(aq)的电极反应式 电解H2SO4 → 阳极: 2H2O － 4e－=O2↑ + 4H+；阴极: 2H+ + 2e－=H2↑； 电解Na2SO4 → 阳极: 2H2O － 4e－=O2↑ + 4H+；阴极: 2H2O + 2e－=H2↑ + 2OH－ 电解NaOH → 阳极: 4OH－－4e－=O2↑+2H2O；阴极: 2H2O + 2e－=H2↑ + 2OH－ 2025/12/8 29 吗喽 3. 惰性电极电解规律 (3) 放氢生碱型 I + IV : 阳极还原性离子放电，阴极H2O放电: 2H2O + 2e－=H2↑ + 2OH－ 活泼金属的无氧酸盐；如NaCl、MgCl2、AlCl3等 二、电解规律 练习: 写出惰性电极电解NaCl(aq)、MgCl2(aq)的电极反应式 电解NaCl → 阳极: 2Cl－－2e－=Cl2↑；阴极: 2H2O + 2e－=H2↑ + 2OH－ 电解MgCl2 → 阳极: 2Cl－－2e－=Cl2↑；阴极: Mg2++2H2O + 2e－=H2↑ + Mg(OH)2↓ 2025/12/8 30 吗喽 3. 惰性电极电解规律 (4) 放氧生酸型 II + III: 阴极氧化性离子放电，阳极H2O放电: 2H2O － 4e－=O2↑ + 4H+ 不活泼金属的含氧酸(强酸)盐；如AgNO3、CuSO4等 二、电解规律 练习: 写出惰性电极电解AgNO3(aq)、CuSO4(aq)的电极反应式 电解AgNO3→ 阳极: 2H2O － 4e－=O2↑ + 4H+；阴极: Ag++ e－=Ag 电解CuSO4→ 阳极: 2H2O － 4e－=O2↑ + 4H+；阴极: Cu2++ 2e－=Cu 2025/12/8 31 吗喽 4. 电解质溶液的复原 若要使电解后的溶液恢复到原状态，应遵循“出什么加什么”(即一般加入阴极产物和阳极产物形成的化合物)的原则 例3 用惰性电极电解以下溶液: HCl、FeCl3 、H2SO4、NaOH、Na2SO4、NaCl、MgCl2、AgNO3、CuSO4，判断加入何种物质才能使电解质溶液恢复到原状态。 二、电解规律 电解HCl → 通入HCl(g)；电解FeCl3 → 通入Cl2(g)； 电解H2SO4、NaOH、Na2SO4→ 加入H2O 电解NaCl、MgCl2→ 通入HCl(g)； 电解AgNO3→ 加入Ag2O； 电解CuSO4→ 加入CuO、CuCO3； 不能加入Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3； 2025/12/8 32 吗喽 三、电极反应式书写 1. 电极反应式的书写方法 (1) 准确判断阴阳极: 1里面讲解的5种技巧 (2) 明确电极材料以及电解质中离子组成 阳极材料是否为活性电极，溶液中所有的具有氧化性和还原性的离子 (3) 判断阴阳极的放电顺序: 氧化性强的先在阴极放电；还原性强的先在阳极放电 (4) 根据阳极氧化，阴极还原完成电极反应式 (5) 阴极 + 阳极反应式 = 总反应式 2025/12/8 33 吗喽 三、电极反应式书写 1. 电极反应式的书写方法 例3. 写出用石墨电极电解硫酸铜溶液的电极反应式及总反应式 例4. 写出用铜做电极电解硫酸铜溶液的电极反应式 阳极 2H2O － 4e－ = 4H + + O2↑ 阴极 2Cu2+ + 4e－ = 2Cu 总反应式 2CuSO4 + 2H2O====2Cu + 2H2SO4 + O2↑ 电解 阳极 ( Cu )： 阴极 ( Cu )： Cu － 2e– ＝ Cu2+ Cu2+ + 2e– ＝ Cu 2025/12/8 34 吗喽 三、电极反应式书写 1. 电极反应式的书写方法 例5. 写出下列电解池的电极反应式和电池总反应。 2025/12/8 35 吗喽 四、多池问题 1. 常见类型 (1) 双液原电池 一个原电池 特征：有盐桥无外电源 关系：一正极池一负极池 两电极转移数相等 2025/12/8 36 吗喽 四、多池问题 1. 常见类型 (2) 两个电解池 两个电解池 特征：有外电源无盐桥 关系：两电解池串联 阴阳极交替出现 四电极转移电子数相等 2025/12/8 37 吗喽 四、多池问题 1. 常见类型 (3) 原电池 + 电解池 一原电池一电解池 特征：无外电源无盐桥 关系：原电池做电解池电源 有自发反应的为原电池 四电极转移电子数相等 2025/12/8 38 吗喽 四、多池问题 2. 有外接电源电池类型的判断 ① 均为电解池 ② 电极阴阳极交替排列 根据电源标电极 判断电极反应 描述电极现象 熟记离子的放电顺序(注意阳极材料) 依据 【思维模型】 2025/12/8 39 吗喽 四、多池问题 3. 无外接电源电池类型的判断 (1) 直接判断 燃料电池、铅酸蓄电池等作为化学电源(原电池),则其他装置为电解池。 2025/12/8 40 吗喽 四、多池问题 3. 无外接电源电池类型的判断 (2) 根据电池中的电极材料和电解质溶液判断 能自发进行的是原电池； 不能自发进行的是电解池。 有活泼性不同的两电极的一般为原电池，活泼性相同或均为惰性电极的一般为电解池。 原电池 电解池 2025/12/8 41 吗喽 四、多池问题 解题步骤 例6 如图所示装置： 回答下列问题： (1) 甲池是 ，乙池是将 能转化为 能的装置。 (2) 写出甲、乙、丙池中各电极的电极名称和电极反应式。 课堂练习 2025/12/8 42 吗喽 原电池 电 化学 42 例6 如图所示装置： 回答下列问题： (1) 甲池是 ，乙池是将 能转化为 能的装置。 (2) 写出甲、乙、丙池中各电极的电极名称和电极反应式。 课堂练习 2025/12/8 43 吗喽 原电池 电 化学 A极：负极，CH4－8e－＋10OH－===CO32－＋7H2O B极：正极，2O2＋8e－＋4H2O=== 8OH－ Cu极：阳极，Cu－2e－===Cu2＋ Ag极：阴极，Cu2＋＋2e－=== Cu Pt(Ⅰ)极：阳极，2Cl－－2e－=== Cl2↑ Pt(Ⅱ)极：阴极，Mg2＋＋2H2O＋2e－=== H2↑＋Mg(OH)2↓ 43 例7 [2024·重庆一中月考] 设NA代表阿伏伽德罗常数的值。如图所示电路中,电极6质量增加0.64 g时,下列叙述不正确的是 (　) A.电极2上析出的气体在标准状况下的体积为224 mL B.电极3上产生的气体产物中含有的共用电子对 数目为0.02NA C.忽略离子的扩散,盐桥中进入左侧AgNO3 溶液中N数目为0.02NA D.为使装Na2SO4溶液的电解池恢复到电解前状态,需加入H2O的质量为0.18 g B 课堂练习 2025/12/8 44 吗喽 44   实验一 实验二 装置 现象 　a、d处试纸变蓝;b处变红,局部褪色;c处无明显变化 　两个石墨电极附近有气泡产生; n处有气泡产生…… 例8 用石墨电极完成下列电解实验。 下列对实验现象的解释或推测不合理的是( 　) A.a、d处: 2H2O+2e－ =H2↑+2OH－ B.b处: 2Cl－－2e－ =Cl2↑ C.c处发生了反应: Fe－2e－ =Fe2+ D.根据实验一的原理,实验二中m处能析出铜 B 课堂练习 2025/12/8 45 吗喽 45 例9 如图X是直流电源。Y池中c、d为石墨棒,Z池中e、f是质量相同的铜棒。接通电路后,发现d附近显红色。 (1)①b为电源的　　　极(填“正”“负”“阴”或“阳”,下同)。  ②Y池中c为　　　　极。  ③连接Y、Z池线路,电子流动的方向是d　　e。 (填“→”或“←”)  (2)①写出Y池中c极上的电极反应式:  　　　　　　　　　　　　。  ②写出Y池中总反应的化学方程式:   　。  ③写出Z池中e极上的电极反应式:  　　　　　　　　　　。  负　 阳　 ← 2Cl－－2e－ =Cl2↑ 2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑　 Cu－2e－ =Cu2+ 课堂练习 2025/12/8 46 吗喽 46 2025/12/8 47 吗喽 五、原电池、电解池、电极反应关系 电源正极 阳极 阴极 电源负极 发生氧化反应 阳离子移向 阴离子移向 发生还原反应 还原剂，失去e－；发生氧化反应，得氧化产物 氧化剂，得到e－；发生还原反应，得还原产物 阳离子移向 阴离子移向 电解时 电解时 原 电 池 放 电 电流流出 电流流入 电解池 2025/12/8 48 吗喽 五、原电池、电解池、电极反应关系 电源正极 和电源正极连接 电源负极 失去电子，作阳极 还原剂，失去e－；发生氧化反应，得氧化产物 氧化剂，得到e－；发生还原反应，得还原产物 充电时：氧化产物→还原剂 正接正 负接负 二次电池充电 电解池 充电时：还原产物→氧化剂 得到电子，作阴极 和电源负极连接 2025/12/8 49 吗喽 电化学过程的系统思想与方法 由相互联系、相互作用的若干部分组成并具有一定功能的整体称为系统。作为事物的一种普遍存在形式，系统无处不在。例如，原电池、电解池各自都可以看作一个系统。基于系统思想的研究方法，注重分析与综合、局部与整体、结构与功能、系统与环境等方面的相互联系和作用。例如，在比较原电池和电解池的异同时，可以认识到: 作为一个系统，原电池和电解池的装置构成是基本相同的；工作时，它们都涉及电极上发生的氧化还原反应及电解质溶液中阴、阳离子的定向迁移；不同之处在于，原电池是系统发生化学反应对环境做电功，电解池则是环境对系统做电功并使其发生化学反应；等等。学会运用系统思想与方法，会对你今后的学习带来启发和帮助。 方法引导 2025/12/8 50 吗喽 课堂总结 电解池 电解原理 放电顺序 电解水型 放H2­生碱型 电解电解质型 放O2­生酸型 电解规律 活泼金属＞S2－＞I－＞Br －＞Cl－＞OH－ Ag+＞Hg2+>Fe3+> Cu2+＞H+＞Pb2+＞Sn2+＞Fe2+＞Zn2+ $