4.2.1电解原理 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原理及规律，涵盖电解池构成、电极反应、离子放电顺序等核心知识点。通过原电池（化学能转电能）回顾导入，引导学生探究电能转化学能的电解过程，搭建前后知识衔接的学习支架。 其亮点在于以电解氯化铜实验为载体，结合宏观现象（阳极氯气、阴极铜）与微观分析（电子流向、离子移动），培养科学思维与探究能力。课堂检测融入高考真题，强化知识应用，助力学生构建电解模型，教师可高效开展原理教学与能力培养。

4.1.2电解原理教学设计 一、教材分析 1.知识衔接性 教材以“原电池是化学能转化为电能，那么电能能否转化为化学能？”的问题链导入，衔接学生已学的原电池知识，形成“化学能与电能相互转化”的完整知识体系。然后通过电解氯化铜溶液的实验案例，从宏观现象切入，逐步推导微观层面的电子转移、离子移动规律，符合“宏观—微观—符号”的化学学科认知逻辑。 2.内容层次性 教材内容分为三个递进层次： 基础层：电解池的构成条件（直流电源、电极、电解质溶液/熔融电解质、闭合回路），阴、阳极的判断方法。 核心层：电解氯化铜溶液的电极反应、总反应，以及离子放电的规律（针对Cu²⁺、Cl-、H⁺、OH⁻的放电顺序分析）。 拓展层：通过对比电解熔融氯化钠与电解氯化钠溶液的差异，引导学生理解电解质状态对电解产物的影响，为工业应用埋下伏笔。 二、学情分析 核心素养目标： 1.宏观辨识与微观探析：能描述电解氯化铜溶液的宏观现象，理解微观层面离子的移动和电子的转移过程。 2.科学探究与创新意识：通过实验探究电解原理，培养观察、分析和归纳实验现象的能力。 3.证据推理与模型认知：构建电解池的工作模型，能运用模型解释简单的电解问题。 三、教学重难点 1.重点：电解池的构成条件；电解氯化铜溶液的工作原理；阴、阳极的判断及离子放电顺序。 2.难点：微观层面理解电子转移、离子移动与宏观电解现象的关联。 四、教学准备 1.实验器材：U型管、石墨电极、直流电源、导线、开关、氯化铜溶液、淀粉-KI试纸、镊子。 2.多媒体素材：1:1比例的氯化铜溶液电解动态演示视频（10s，展现阴极析出红色铜、阳极产生气体的现象）； 3.PPT、AI演示电解池工作原理微观动画。 五、教学过程 （一）导入新课 1.回顾提问：同学们，我们之前学过原电池，它的本质是将什么能转化为什么能？（学生回答：化学能转化为电能） 2.反向设问：那如果我们反过来，给电解质溶液通电能发生什么变化呢？今天我们就通过实验来探究这个问题——电解原理。 3.播放氯化铜溶液电解的动态演示视频，引导学生观察：两个电极上分别出现了什么现象？激发学生探究兴趣。 （二）实验探究：电解氯化铜溶液 1.实验装置搭建 教师演示：在U型管中加入饱和氯化铜溶液，插入两根石墨电极，分别连接直流电源的正、负极，闭合开关。 2.学生观察记录 引导学生从宏观角度观察并记录现象： 阴极（与电源负极相连）：电极表面逐渐覆盖一层红色光亮的物质。 阳极（与电源正极相连）：有黄绿色气体产生，用湿润的淀粉-KI试纸检验，试纸变蓝。 3.现象分析 提问：红色物质是什么？黄绿色气体是什么？（学生结合元素守恒推测：红色物质为Cu，黄绿色气体为Cl₂） （三）深入讲解：电解原理 1.电解池的构成 结合实验装置总结电解池的构成三要素： 直流电源； 两个电极（阳极：接电源正极；阴极：接电源负极）； 电解质溶液（或熔融电解质），形成闭合回路。 2.微观过程分析 播放电解池工作原理微观动画，讲解氯化铜溶液电解时的微观变化： 通电前：CuCl₂=Cu²⁺+2Cl⁻，溶液中存在Cu²⁺、Cl⁻、H⁺、OH⁻（水电离）。 通电后：电子从电源负极流出→阴极，Cu²⁺在阴极得电子：Cu²⁺+2e⁻=Cu；Cl⁻在阳极失电子：2Cl⁻-2e⁻=Cl₂↑；H⁺和OH⁻不参与放电。 离子移动方向：阳离子（Cu²⁺、H⁺）向阴极移动，阴离子（Cl⁻、OH⁻）向阳极移动。 3.核心概念界定 电解：使电流通过电解质溶液（或熔融电解质）而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程。 电解池：将电能转化为化学能的装置。 （四）电解规律 1.放电规律 (1)阳极为惰性电极(如碳棒、Pt、稀土金属材料等)时，离子的放电顺序： ①阳极：溶液中阴离子放电，常见阴离子的放电顺序：S2－>I－>Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根离子。 ②阴极：溶液中阳离子放电，常见阳离子的放电顺序：Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋(酸)>Fe2＋>Zn2＋>H＋(水)>…… (2)阳极为活性电极(如Fe、Cu、Ag等)时，电极本身先放电，电极反应式为M－ne－===Mn＋。 2.用惰性电极电解电解质溶液的规律 (1)电解水型 (2)电解电解质型 (3)电解质和水都发生电解型 （5） 电解池中电极产物的判断和电极反应式的书写 方法点拨 一判：判断电解池的阴阳极，与直流电源负极相连的为：阴极，与直流电源正极相连的为阳极 二看：看清电解池的阳极材料是惰性电极还是活性电极（除Au、Pt外的金属为活性电极） 三写： 阳极：活性电极：电极材料失电子，生成 相应的金属阳离子 惰性电极：阴离子失电子，生成相应的单质或﹣高价化合物（阴离子放电顺序：S2->I->Br->:CI->OH-＞含氧酸根离子＞F-" 阴极：阳离子得电子：生成相应的单质或低价化合物：［阳离子放电顺序：Ag+>Fe3+>Cu2+>H+（酸）>:Fe2+>Zn2+>H+（水）>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+] 经典真题 明考向 1. [2020·全国卷Ⅱ] 电致变色器件可智能调控太阳光透过率,从而实现节能。图是某电致变色器件的示意图。当通电时,Ag+注入到无色WO3薄膜中,生成AgxWO3,器件呈现蓝色,对于该变化过程,下列叙述错误的是 (　 ) A.Ag为阳极 B.Ag+由银电极向变色层迁移 C.W元素的化合价升高 D.总反应为WO3+xAg =AgxWO3 答案：C 2.[2024年广西卷]某新型钠离子二次电池(如图)用溶解了NaPF6的二甲氧基乙烷作电解质溶液。放电时嵌入PbSe中的Na变成Na+后脱嵌。下列说法错误的是 A. 外电路通过1mol电子时，理论上两电极质量变化的差值为23g B. 充电时，阳极电极反应为： C. 放电一段时间后，电解质溶液中的Na+浓度基本保持不变 D. 电解质溶液不能用NaPF6的水溶液替换 答案：A （四）课堂小结与巩固 1.知识小结 师生共同梳理：电解池构成→电极判断→离子移动→电极反应→能量转化（电能→化学能）。 2.即时练习 判断下列装置是否为电解池？并说明理由： ①无电源的Cu-Zn-稀硫酸装置；②有电源的石墨-石墨-蔗糖溶液装置。 （五）布置作业（3分钟） 1.书写电解氯化铜溶液的总反应方程式。 2.思考：电解熔融氯化钠和电解氯化钠溶液的产物是否相同？为什么？ 3.查阅资料，了解电解原理在工业上的应用（如电解精炼铜、氯碱工业）。 六、板书设计 4.2.1电解原理 1.电解池构成：直流电源 + 两个电极 + 电解质溶液 + 闭合回路 阳极：接正极，发生氧化反应 阴极：接负极，发生还原反应 2.电解CuCl₂溶液 阴极现象：析出红色Cu；反应：Cu²⁺+2e⁻===Cu 阳极现象：产生Cl₂；反应：2Cl⁻-2e⁻===Cl₂↑ 总反应：CuCl₂==通电==Cu + Cl₂↑ 3.能量转化：电能 → 化学能 4.电极判断 5.离子移动方向、放电顺序 6.电极反应式的书写 学科网（北京）股份有限公司 $ 选择性必修一：化学反应原理 第四章：化学反应与电能 4.2.1电解原理 核心素养 发展目标 1.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。 2.建立电解过程的思维模型，理解电解的规律，判断电解的产物，书写电解的电极反应式和总反应式。 一、电解原理 新课导入 原电池，它的本质是将什么能转化为什么能？ 化学能转化为电能 那如果我们反过来，给电解质溶液通电能发生什么变化呢？ 这节课我们通过实验来探究这个问题——电解原理 电极 实验现象现象 阳极（与电源正极相连） 阴极（与电源负极相连） 石墨电极a有黄绿色、刺激性气味气体产生，湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝 石墨电极b上逐渐覆盖了一层红色物质 思考： 1、红色物质是什么？ 2、黄绿色气体是什么？ Cl₂ Cu 微观过程分析 通电前：CuCl₂ = Cu²⁺ + 2Cl⁻ 溶液中存在Cu²⁺、Cl⁻、H⁺、OH⁻（水电离） 通电后：电子从电源负极流出→阴极 Cu²⁺在阴极得电子： Cl⁻在阳极失电子： 离子移动方向： 阳离子（Cu²⁺、H⁺）向阴极移动，阴离子（Cl⁻、OH⁻）向阳极移动 Cu²⁺ + 2e⁻ = Cu 2Cl⁻ - 2e⁻ = Cl₂↑ 练习： 根据电极反应式写出电解总反应式 CuCl2 Cu+Cl2↑ 阴极：Cu²⁺ + 2e⁻ = Cu 阳极：2Cl⁻ - 2e⁻ = Cl₂↑ 注意：电解时,在外电路中有电子通过,而在溶液中是依靠离子定向移动形成电流,即电子本身不会通过电解质溶液 电解池的构成 结合实验装置总结电解池的构成三要素： 1、直流电源； 2、两个电极（阳极：接电源正极；阴极：接电源负极）； 3、电解质溶液（或熔融电解质），形成闭合回路。 电解池工作原理 (2)电子和离子的移动方向 与电源负极相连，得到电子，发生还原反应 与电源正极相连，失去电子，发生氧化反应 （1）电极 1.如图为用惰性电极电解CuCl2溶液并验证其产物的实验装置，则下列说法不正确的是 A.电源a极为负极 B.KI-淀粉溶液会变蓝色 C.Cl－向电极Ⅱ区域移动 D.电极Ⅰ上发生的电极反应为Cu－2e－===Cu2＋ 课堂检测 答案：D 二、电解规律 通电前：CuCl₂ = Cu²⁺ + 2Cl⁻ 溶液中存在Cu²⁺、Cl⁻、H⁺、OH⁻（水电离） 思考：H⁺和OH⁻不参与放电？ 阴极：Cu²⁺ + 2e⁻ = Cu 还原反应 阳极：2Cl⁻ - 2e⁻ = Cl₂↑氧化反应 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 1.放电规律 (1)阳极为惰性电极(如碳棒、Pt、稀土金属材料等)时，离子的放电顺序： ①阳极：溶液中阴离子放电，常见阴离子的放电顺序：S2－>I－>Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根离子。 ②阴极：溶液中阳离子放电，常见阳离子的放电顺序：Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋(酸)>Fe2＋>Zn2＋>H＋(水)>…… (2)阳极为活性电极(如Fe、Cu、Ag等)时，电极本身先放电，电极反应式为M－ne－===Mn＋。 电解质 H2SO4 NaOH Na2SO4 阳极反应式 2H2O－4e－=== O2↑＋4H＋ 4OH－－4e－=== O2↑＋2H2O 2H2O－4e－=== O2↑＋4H＋ 阴极反应式 ________________ 2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ pH变化 _____ _____ _____ 复原加入物质 _____ 2.用惰性电极电解电解质溶液的规律 (1)电解水型 2H＋＋2e－===H2↑ 减小 增大 不变 H2O (2)电解电解质型 电解质 HCl CuCl2 阳极反应式 __________________ 阴极反应式 _________________ _________________ pH变化 ______ － 复原加入物质 _____ ______ 2Cl－－2e－===Cl2↑ 2H＋＋2e－===H2↑ Cu2＋＋2e－===Cu 增大 HCl CuCl2 (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 ______________________________ ________________ pH变化 _____ _____ 复原加入物质 ____ _____________ 2Cl－－2e－===Cl2↑ 2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ 2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ Cu2＋＋2e－===Cu 增大 减小 HCl CuO或CuCO3 2.下列各组中，每种电解质溶液电解时只生成氢气和氧气的是 A.HCl、CuCl2、Ba(OH)2 B.NaOH、CuSO4、H2SO4 C.NaOH、H2SO4、Ba(OH)2 D.NaBr、H2SO4、Ba(OH)2 课堂检测 答案：C 3.用惰性电极电解稀H2SO4、Cu(NO3)2、NaCl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.H2和Cl2 B.Cu和Cl2 C.H2和O2 D.Cu和O2 课堂检测 答案：B 4.用惰性电极电解下列溶液一段时间后，再加入一定量的某种物质(方括号内物质)，不能使溶液恢复到原来的成分和浓度的是 A.AgNO3溶液[AgOH(s)] B.K2SO4溶液[H2O(l)] C.KCl溶液[HCl(g)] D.CuSO4溶液[CuCO3(s)] 课堂检测 答案：A 三、电解池中电极产物的判断和电极反应式的书写 方法点拨 阴极：阳离子得电子：生成相应的单质或低价化合物：［阳离子放电顺序：Ag+>Fe3+>Cu2+>H+（酸）>:Fe2+>Zn2+>H+（水）>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+] 电解池中电极产物的判断和电极反应式的书写 一判：判断电解池的阴阳极，与直流电源负极相连的为：阴极，与直流电源正极相连的为阳极 二看：看清电解池的阳极材料是惰性电极还是活性电极（除Au、Pt外的金属为活性电极） 三写： 阳极：活性电极：电极材料失电子，生成 相应的金属阳离子 惰性电极：阴离子失电子，生成相应的单质或﹣高价化合物（阴离子放电顺序：S2->I->Br->:CI->OH-＞含氧酸根离子＞F-" 5.用惰性电极电解MgCl2溶液 阳极反应式：___________________； 阴极反应式：____________________________________； 总反应离子方程式：_______________________________________________。 课堂检测 2Cl－－2e－===Cl2↑ 2H2O＋2e－＋Mg2＋===H2↑＋Mg(OH)2↓ 1. [2020·全国卷Ⅱ] 电致变色器件可智能调控太阳光透过率,从而实现节能。图是某电致变色器件的示意图。当通电时,Ag+注入到无色WO3薄膜中,生成AgxWO3,器件呈现蓝色,对于该变化过程,下列叙述错误的是 (　 ) A.Ag为阳极 B.Ag+由银电极向变色层迁移 C.W元素的化合价升高 D.总反应为WO3+xAg =AgxWO3 经典真题 明考向 答案：C 2.[2024年广西卷]某新型钠离子二次电池(如图)用溶解了NaPF6的二甲氧基乙烷作电解质溶液。放电时嵌入PbSe中的Na变成Na+后脱嵌。下列说法错误的是 A. 外电路通过1mol电子时，理论上两电极质量变化的差值为23g B. 充电时，阳极电极反应为： C. 放电一段时间后，电解质溶液中的Na+浓度基本保持不变 D. 电解质溶液不能用NaPF6的水溶液替换 答案：A 解析：【分析】放电时嵌入PbSe中的Na变成Na+后脱嵌，则右侧电极为负极，Na失电子生成Na+；Na+透过允许Na+通过的隔膜从右侧进入左侧，则左侧为正极。 【详解】A．外电路通过1mol电子时，负极有1molNa失电子生成Na+进入右侧溶液，溶液中有1molNa+从右侧进入左侧，并与正极的Na3-xV2(PO4)3结合，则理论上两电极质量变化的差值为2mol×23g/mol=46g，A错误； B．充电时，左侧电极为阳极，Na3V2(PO4)3失电子生成Na3-xV2(PO4)3，则阳极电极反应为：，B正确 ； C．放电一段时间后，负极产生的Na+的物质的量与负极区通过隔膜进入左极区的Na+的物质的量相同，进入左极区的Na+与参加左侧正极反应的Na+的物质的量相同，所以电解质溶液中的Na+浓度基本保持不变，C正确 ； D．Na能与水反应，所以电解质溶液不能用NaPF6的水溶液替换，D正确 ； 故选 A。 电解池 课堂小结 电解原理 构成条件 电源 离子导体、电子导体 闭合回路 原理 电极判断 离子移动方向，放电顺序 电极反应式的书写 谢谢观看 Lavf59.27.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Mg2＋＋2Cl－＋2H2OMg(OH)2↓＋Cl2↑＋H2↑ $