4.2.1 电解原理-【核心素养新教学】2025-2026学年高二化学同步优质教学课件（人教版选择性必修1）

该高中化学课件聚焦电解池构成条件、工作原理、离子放电顺序及电极反应书写，以戴维电解发现元素的科学史话导入，对比原电池明确概念差异，通过“电解CuCl₂溶液”实验引导分析离子存在、移动及放电过程，构建宏观到微观的认知支架。 其亮点是以科学探究为主线，融合科学史与实验实践，通过Na₂CO₃和CuSO₄溶液电解对比实验归纳放电顺序，提炼“看电极→找离子→分阴阳→排顺序→写反应”口诀培养科学思维，既提升学生证据推理能力，又为教师提供结构化资源，助力高效教学。

第一章 化学反应的热效应 第四章 化学反应与电能 第二节 电解池 本节重点 电解过程分析和电解原理 第1课时 电解原理 1 科学史话 在戴维之前，人类发现的元素不足三十种，而在戴维发明电解法之后短短44年间，人类发现的元素高达31种之多，这是多么惊人的变化！ 英国化学家 汉弗莱·戴维 1807年，英国化学家戴维把电池连上电极，放入熔融的钾的化合物中，在阴极附近产生了银白色金属，它们遇到空气就瞬间燃烧，产生紫色的火焰。 请辨别以下装置哪个是电解池，哪个是原电池？它们的区别是什么？ CuSO4 Cu Zn A 主题1:认识电解池 1.电解：使电流通过电解质溶液（或熔融电解质），而在阴极\阳极引起氧化还原反应的过程，称为电解。 2.电解池： 将电能转化为化学能的装置叫电解池（也称电解槽）。 阴极 阳极 电解质溶液 或熔融电解质 主题1:认识电解池 请你根据电解水的装置分析电解池的构成要素有哪些？ 3.构成条件 ①直流电源； ②阴阳电极； 阴极：与电源负极相连； 阳极：与电源正极相连。 ③电解质溶液； ④形成闭合回路。 氢气 氧气 H+ OH- 阴极 阳极 主题1:认识电解池 实验探究一：“电解CuCl2溶液” 阴极 生成Cu A Cu2+ Cl- Cl- 生成Cl2 - + 阳极 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（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石墨棒附近。接通直流电源，观察U形管内的现象和试纸颜色的变化。 主题1:认识电解池 实验探究一：“电解CuCl2溶液” 通电前，CuCl2溶液中存在哪些离子？如何移动？ 石墨 Cl－ Cu2＋ Cl－ OH－ Cl－ Cl－ Cu2＋ Cu2＋ Cl－ Cl－ H＋ Cl－ CuCl2 = Cu2+ + 2Cl- H2O H+ + OH- Cu2＋、Cl－、H＋、OH－ 自由移动 主题1:认识电解池 实验探究一：“电解CuCl2溶液” 通电后，CuCl2溶液中的离子如何移动？ 阳极 石墨 阴极 e- e- e- e- Cl－ Cu2＋ Cl－ Cl－ Cl－ Cu2＋ OH－ Cl－ H＋ Cu2＋ Cl－ Cl－ 定向移动，阴阳相吸 主题1:认识电解池 Cl－、OH － →阳极 Cu2＋、H＋ →阴极 实验探究一：“电解CuCl2溶液” 与直流电源负极 相连的石墨棒(阴极）上逐渐覆盖一层 红色的固体 阴极：Cu2++ 2e- = Cu（还原反应） 与直流电源正极相连的石墨棒(阴极） 上有使湿润的淀粉-碘化钾试纸变蓝的刺激性气味的气体产生 阳极：2Cl- - 2e- = Cl2↑（氧化反应） “放电” 总反应：Cu2+ + 2Cl- Cu + Cl2↑ 主题1:认识电解池 4. 电解池工作原理： e- ＋ － 直流电源 e- 电子导体 电极材料 阳极 阴极 离子导体 阴离子迁移方向 发生还原反应 发生氧化反应 阳离子迁移方向 电极反应 主题1:认识电解池 阴极：Cu2++ 2e- = Cu（还原反应） 阳极：2Cl- - 2e- = Cl2↑（氧化反应） 该实验条件下，水电离出的H+和OH-为什么没有参与电极反应呢？ 是否参与反应与其得失电子的能力有关 阴极——得电子——还原反应 阳极——失电子——氧化反应 实验探究二“放电顺序” 主题1:认识电解池 实验探究二“放电顺序” 药品及仪器：Na2CO3溶液、CuSO4溶液、石蕊试液、井穴板、导线、层叠电池（9V）、胶头滴管、石墨电极 实验步骤：用胶头滴管在井穴板的一个凹槽中注入适量 Na2CO3溶液（或CuSO4溶液），插入两根石墨棒作电极， 以层叠电池做电源，按右图方式连接线路，仔细观察现象。 注意事项：1.电解过程中不要让两个电极接触。 2.及时记录实验现象。 3.实验结束后，将实验仪器归位。 主题1:认识电解池 实验探究二“放电顺序” 溶液当中的离子 现象 Na2CO3溶液 CuSO4 溶液 Na+ H+ CO32- OH- Cu2+ H+ SO42- OH- 两个电极均产生无色气泡，并且阴极产生气泡的速率大约是阳极产生气泡速率的两倍。 < < 阳极产生气泡，阴极产生红色铜单质 > < 主题1:认识电解池 5.各种离子的放电顺序总结： 阴极（得电子能力）：溶液中的离子放电 (无需考虑电极材料) Ag+ > Hg+ > Fe3+ > Cu2+ > H+(酸) > Pb2+ > Sn2+ >Fe2+ >Zn2+> H+(水) > Al3+ > Mg2+ > Na+ > Ca2+ > K+ 溶液中只考虑部分 阳极（失电子能力）： (需要考虑电极材料) 活性电极(除Pt、Au以外的金属电极)： 活性电极失去电子，电极溶解，溶液中阴离子不能失去电子 S2- > I- > Fe2+ > Br- > Cl- > OH- >含氧酸根> F- 惰性电极(Pt、Au、石墨等)：溶液中的离子放电 溶液中只考虑部分 溶液中不放电 浓度大时先于 H+ (H2O)放电 主题1:认识电解池 回忆初中学过的电解水实验 水中可加入少量Na2SO4或NaOH以增强导电性。 画出以石墨电极电解水（含有少量Na2SO4）的装置示意图，并写出阴极、阳极的电极反应式。 主题1:认识电解池 ＋ － 直流电源 Na＋ H＋ OH－ C C 得电子能力： H＋＞Na＋ 2H2O＋2e－＝H2↑＋2OH－ 阴极： 失电子能力：OH－＞ （H2OH＋＋OH－） 阳极： 2H2O－4e－＝O2↑＋4H＋ （H2OH＋＋OH－） 总反应： 2H2O2H2↑＋O2↑ 能否换成NaCl溶液呢？ e- e- 阳极 阴极 含有少量Na2SO4的水 6.电极方程式的书写 主题1:认识电解池 得电子能力： H＋＞Na＋ 2H2O＋2e－＝H2↑＋2OH－ 阴极： 阳极： 总反应： e- e- 阳极 阴极 ＋ － 直流电源 Na＋ H＋ Cl－ OH－ C C NaCl溶液 失电子能力：Cl－＞OH－ 2Cl-－2e－＝Cl2↑ 2H2O＋2Cl-H2↑＋Cl2↑＋2OH－ 电极方程式的书写 主题1:认识电解池 方法导引 分析电极反应的一般思路。 明确溶液中存在哪些离子 通电后阴、阳离子的移动方向 根据阳极氧化、阴极还原，结合离子得失电子能力强弱，分析得出优先放电离子及产物 课堂检测 1.判断正误： ①电解池中发生的反应是自发进行的（ ） ②在电解池的阴极发生氧化反应（ ） ③与电源正极相连的是电解池的阴极（ ） ④电子从电源负极沿导线流入电解池的阴极（ ） ⑤电解质溶液中的阳离子流向阴极，且所有阳离子均得电子（ ） × × × × √ 课堂检测 2.能用电解原理说明的问题是（ ） ①电解是把电能转变成化学能的过程 ②电解是把化学能转变成电能的过程 ③电解质溶液导电是化学变化，金属导电是物理变化 ④不能自发进行的氧化还原反应，通过电解可以实现 ⑤任何溶液被电解时，必将导致氧化还原反应的发生 A．①②③④ B．②③⑤ C．③④ D．①③④⑤ D 课堂检测 3．下列说法中正确的是 A．在原电池中，电子由正极通过导线流向负极 B．在原电池中，还原剂在负极发生氧化反应 C．在电解池中，与电源正极相连的电极是阴极 D．在电解池中，还原剂在阴极发生氧化反应 B 原电池与电解池 电解池（电能转化为化学能） 原电池（化学能转化为电能 ） 方法导引 电解池原理的分析 用石墨作电极电解CuSO4溶液 ①首先分析溶液中存在的离子 CuSO4 == Cu2++ H2O H+ + OH— ②分析溶液中离子的放电顺序（尤其关注阳极电极材料） 阴极： Cu2+＞H+ 阳极： OH－ > ③写出电极反应式 2Cu2+ + 4eˉ == 2Cu 阴极： 4OHˉ － 4eˉ == O2↑+2H2O 阳极： ④两极反应式相加得总方程式 2Cu2++2H2O == 2Cu＋O2↑+4H+ 电解 来自弱电解质的离子用分子形式表示 主题2:电解原理 看电极→找离子→分阴阳→排顺序→写反应 主题2:电解原理 1.电极反应式的书写 ①首先判断阴、阳极，分析电极材料，判断是电极材料放电还是溶液中的离子放电。 ②再分析溶液中的离子种类，根据离子放电顺序，分析电极反应，并判断电极产物，写出电极反应式。 ③电解水溶液时，注意放电顺序中H+、OH－之后的离子一般不参与放电反应。 2.电解化学方程式的书写 反应条件必须标明“电解”。 仅是电解质被电解，电解化学方程式中只写电解质及电解产物。如电解CuCl2溶液： 仅有水被电离，只写水及电解产物即可。如电解NaOH溶液： 电解质、水同时被电解，则都要写进方程式。如电解NaCl溶液： CuCl2===Cu + Cl2↑ 电解 2H2O===2H2↑+ O2↑ 电解 2NaCl+2H2O===Cl2↑+H2↑+2NaOH 电解 思考与交流 Ⅰ.给CuSO4溶液通电，电解液的pH如何变化？ 总反应：2CuSO4 +2H2O===2Cu+2H2SO4+O2↑ 电解 生成新电解质——酸 pH逐渐减小 Ⅱ.通电片刻后，若使电解液恢复至原来的体积和浓度，应往其中 添加适量的什么物质？ 根据总反应式，加入CuO。 H2SO4+CuO=CuSO4+H2O 用惰性电极电解下列溶液，一段时间后，再加入一定质量的另一种物质(中括号内)，溶液能与原来溶液完全一样的是(　　) A．NaCl[盐酸] B．NaOH[H2O] C．CuCl2[HCl] D．CuSO4[Cu(OH)2] B 电解后溶液复原时遵循的原则 电解后要使电解质溶液复原，须加入适量的某物质，该物质一般是阳极产物和阴极产物的化合物。即“出来什么、加入什么”。 电解过程中溶液pH的变化规律 (1)电解时,只生成H2而不生成O2,则溶液的pH 。 (2)电解时,只生成O2而不生成H2,则溶液的pH 。 (3)电解时,既生成H2又生成O2,则实际为电解水。 ①若原溶液为酸性,则pH ， ②若原溶液为碱性,则pH ， ③若原溶液为中性,则pH 。 增大 减小 减小 增大 不变 惰性电极电解电解质溶液的规律 主题2:电解原理 惰性电极电解电解质溶液的规律 主题2:电解原理 电解的规律 (1)水溶液中，K＋、Na＋、Mg2＋、Al3＋等离子不可能在阴极放电，即用电解相应水溶液的方法不可能得到K、Na、Mg、Al等活泼金属。 (2)电解池的阴极不管是惰性电极(Pt、石墨)还是活性电极，都是电解质溶液(或熔融电解质)中的阳离子放电，电极本身不可能溶解。 (3)若阴极为H＋放电，则阴极区c(OH－)增大；若阳极为OH－放电，则阳极区c(H＋)增大；若阴极为H＋放电，同时阳极为OH－放电，相当于电解水，电解质溶液浓度增大(饱和溶液例外)。 (4)电解质溶液恢复原状的方法：少什么加什么，少多少加多少。 主题2:电解原理 课堂检测 1.如图是电解CuCl2溶液的装置,其中c、d为石墨电极,则下列有关判断正确的是(　　) A.a为负极,b为正极 B.a为阳极,b为阴极 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 电流从电源的正极流出,故a为正极,b为负极,c为阳极,d为阴极。电解时,因Cu2+移向阴极,在阴极放电析出Cu,故阴极(d电极)质量增加;Cl-移向阳极,在阳极(c电极)放电逸出Cl2,导致溶液中Cl-浓度降低。 课堂检测 2.如图所示，a、b为石墨电极，通电一段时间后，b极附近显红色。下列说法不正确的是(　　)  A．b电极反应式为：2H＋＋2e－=H2↑ B．a电极反应式为：2Cl－－2e－=Cl2↑ C．铜电极反应式为：4OH－－4e－=O2↑＋2H2O D．铁电极反应式为：Cu2＋＋2e－=Cu C 课堂检测 3. 电解NO制备 NH4NO3的工作原理如图所示，X、 Y皆Pt电极，为使电解产物全部转化为NH4NO3，需补充物质A。 下列说法正确的是( ) A．物质A为NH3 B． X电极为电解池阳极 C． Y电极上发生了还原反应 D． Y电极反应式：NO － 3e－＋4OH- == ＋2H2O A 课堂检测 4.书写下列电极反应式和电解反应的化学方程式。 (1)当X为Pt，Y为Fe，Z为AgNO3时， 阳极反应式为　　　　　　　　　　　　　， 阴极反应式为　　　　　　　　　， 电解反应式为　　　　　　　　　 。  (2)X为Cu，Y为Fe，Z为CuSO4时， 阳极反应式为　　　　　　　　， 阴极反应式为　　　　　　　　　。 4OH－－4e－＝ 2H2O+O2↑ 4Ag++4e－＝4Ag 2H2O+4AgNO3===4Ag+O2↑+4HNO3 电解 Cu－2e－＝Cu2+ Cu2++2e－＝Cu 课堂小结 电解原理 电解池 原理 构成条件 直流电源、电极材料 离子导体、电子导体 闭合回路 电极判断 离子移动方向、放电顺序 电极反应的书写 34 Thank you for watching Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf57.25.100 类型 实例 电解质 特点 电极反应特点 电解质 浓度 pH值 电解质 溶液复 原方法 阴极 阳极 电解 水型 NaOH 可溶性 强碱 4H＋＋4e－=2H2↑ 4OH－－4e－=2H2O＋O2↑ 增大 增大 加水 H2SO4 含氧酸 增大 减小 加水 Na2SO4 活泼金属含氧酸盐 增大 不变 加水 类型 实例 电解质 特点 电极反应特点 电解质 浓度 pH值 电解质 溶液复 原方法 阴极 阳极 电解电解质型 HCl 无氧酸 2H＋＋2e－=H2↑ 2Cl－－2e－=Cl2↑ 减小 增大 通氯化氢 CuCl2 不活泼金属无氧酸盐 Cu2＋＋2e－=Cu 减小 增大 加氯化铜 放H2生碱型 NaCl 活泼金属无氧酸盐 2H＋＋2e－=H2↑ 生成新 电解质 增大 通氯化氢 放O2生酸型 CuSO4 不活泼金属含氧酸盐 Cu2＋＋2e－=Cu 4OH－－4e=2H2O ＋O2↑ 生成新 电解质 减小 加氧化铜 $