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

第1课时 电解原理 化学反应与电能第四章 第二节 电解池 1 通常在铁水龙头的表面会覆盖一层坚硬且不容易生绣的铬，防止生绣并保持光亮‌‌。而手机、电视机的电路板和一些钥匙的表面就覆盖一层铜。这层铬或铜是如何覆盖上去的呢？利用了什么原理？ 电路板 水龙头 镀铜钥匙 电解原理 1. 观察实验4-2 ：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。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。 阴极 与直流电源的负极相连 阳极 与直流电源的正极相连 CuCl2溶液 现象： 有气泡产生，湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝 现象： 逐渐覆盖一层红色的固体 活动1：探究电解CuCl2溶液的实验 ① 电解装置与原电池的共同点是什么？【都与“电”相关】 ② 这种电化学装置中最重要的要素是什么？【电】→【电流、电极】 ③ 请一位同学分析装置中的电流情况，如何形成的电流？【两个方面：电子、离子】 ④ 请一位同学分析电极反应情况，H2与O2分别在哪个电极生成？发生了什么反应？（氧化or还原）→结合课本标注定义电极名称。 ⑤ 展示电解装置示意图 覆盖红色固体 有气泡，湿润的淀粉 碘化钾试纸变蓝 Cu2＋＋2e－ = Cu 还原反应 氧化反应 阴极 阳极 2Cl－－2e－ = Cl2↑ 总式： Cu2+ + 2Cl- == Cu + Cl2↑ 通电 负极→阴极 阳极→正极 阴 阳 Cu2+、H+ Cl-、 OH- 活动1：探究电解CuCl2溶液的实验 1. 分组实验：课本P104 实验4-2 【实验探究】 石墨 Cl－ Cu2＋ Cu2＋ Cu2＋ Cl－ Cl－ Cl－ Cl－ Cl－ Cl－ Cl－ Cu2＋ CuCl2 = Cu2+ + 2Cl- H2O ⇌ H+ + OH- 【思考1】通电前，CuCl2溶液中存在哪些离子？如何运动？ Cu2+、Cl-、H+、OH-在溶液中作无规则自由运动。 活动1：探究电解CuCl2溶液的实验 1. 分组实验：课本P104 实验4-2 【实验探究】 阳极 石墨 阴极 Cl－ Cu2＋ Cu2＋ Cu2＋ Cl－ Cl－ Cl－ Cl－ Cl－ Cl－ Cl－ Cu2＋ 【思考2】通电后，CuCl2溶液中离子如何移动？ e- e- e- e- 在电场的作用下，溶液中的离子作定向运动。 （Cu2+、H+向阴极，Cl-、OH-向阳极） 活动1：探究电解CuCl2溶液的实验 石墨 Cl－ Cu2＋ Cu2＋ Cu2＋ Cl－ Cl－ Cl－ Cl－ Cl－ Cl－ Cl－ Cu2＋ e- e- e- e- 阴极 阳极 阴极： Cu2+ + 2e- = Cu （还原反应） 阳极： 2Cl- - 2e- = Cl2↑ （氧化反应） 阴离子在阳极失电子发生氧化反应以及阳离子在阴极得电子发生还原反应过程叫做放电。 电解：使电流通过电解质溶液（或熔融电解质），在阳极、阴极引起氧化还原反应的过程叫做电解。 活动2：建立电解装置模型 电解装置示意图： 电解池构成条件： 直流电源 两个电极 电解质溶液 闭合回路 A+ne-=Bn- B-ne-=Bn+ 活动2：建立电解装置模型 课堂评价1：如图所示装置中，属于电解池的是(　　)，请判断出该电解池的阴阳极、标注出电子移动方向与离子迁移方向。 A B C D C 向阴极迁移 向阳极迁移 思考：CuCl2溶液中也有水电离出来的H+和OH-，为什么在电解CuCl2溶液没有生成H2和O2，而是生成了Cu和Cl2？ 活动3：探究阴阳离子在两极上的放电顺序 H2 O2 H2O的电解 H+ OH- 氧化性：Cu2+> H+ 还原性：Cl- > OH- 离子放电顺序实质： 阳离子氧化性强弱顺序， 阴离子还原性强弱顺序 活动3：探究阴阳离子在两极上的放电顺序 溶液中只考虑部分 只在熔融状态下放电 浓度很大时排在H+前 阴离子放电顺序 S2- > I- > Br- > Cl- > OH- >含氧酸根> F- 还原性减弱 放电能力减弱 (与金属活动顺序表相反) 氧化性减弱 放电能力减弱 Ag+ > Hg+ > Fe3+ > Cu2+ > H+ > Pb2+ > Sn2+ >Fe2+ >Zn2+> H+ > Al3+ > Mg2+ > Na+ > Ca2+ > K+ 阳离子放电顺序 完成课堂评价2 （酸） （水） 2Cl－－2e－=Cl2↑  2H++2e－=H2↑ 总式： H+ + Cl- == Cu + Cl2↑ 通电 原电池： 分析电化学过程关键在于“电”： 电极上电子的得失（氧化还原反应）、电子的迁移、离子的迁移 电解池： 课堂评价3：如右图是电解氯化铜溶液的装置，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 ＋ - 阳极 阴极 C CuCl2溶液 第2课时 电解原理 化学反应与电能 第二节 电解池 01 16 【例】：思考用石墨电极电解硫酸钠溶液会有怎样的结果： H2O H+ + OH— Na2SO4 ＝ 2Na++ SO4 2— 离子放电的顺序 阳离子 阴离子 H+ >Na+ OH－>SO42－ 4OH－－4e－＝2H2O +O2↑ 4H+ +4e－＝2H2 ↑ 总反应：2H2O＝＝ O2↑ +2H2↑ 电解 阳极 ： 阴极： 阳离子放电顺序：Ag+ > Hg+ > Fe3+ > Cu2+ > H+ > Pb2+ > Sn2+ >Fe2+ >Zn2+> H+ > Al3+ > Mg2+ > Na+ > Ca2+ > K+ 阴离子放电顺序：S2- > I- > Br- > Cl- > OH- >含氧酸根> F- 1.电解水型 电解质 H2SO4(含氧酸) NaOH KNO3 阳极反应式 阴极反应式 总反应 电解质复原 2H2O－4e－ ＝ 4H+ +O2↑ 碱是：4OH－－4e－= O2↑＋2H2O 4H2O +4e－＝2H2 ↑+ 4OH－ 酸是：4H＋＋4e－==2H2↑ 加H2O 2H2O O2↑ +2H2↑ 电解 阳离子放电顺序：Ag+ > Hg+ > Fe3+ > Cu2+ > H+ > Pb2+ > Sn2+ >Fe2+ >Zn2+> H+ > Al3+ > Mg2+ > Na+ > Ca2+ > K+ 阴离子放电顺序：S2- > I- > Br- > Cl- > OH- >含氧酸根> F- 三、用惰性电极电解电解质溶液的一般规律 电解质 HCl(非含氧酸) CuCl2(非含氧酸弱碱盐) 阳极反应式 阴极反应式 复原加入物质 2Cl－－2e－= Cl2↑ 2H＋＋2e－= H2↑ Cu2＋＋2e－= Cu HCl CuCl2 2.电解电解质型 阳离子放电顺序：Ag+ > Hg+ > Fe3+ > Cu2+ > H+ > Pb2+ > Sn2+ >Fe2+ >Zn2+> H+ > Al3+ > Mg2+ > Na+ > Ca2+ > K+ 阴离子放电顺序：S2- > I- > Br- > Cl- > OH- >含氧酸根> F- 三、用惰性电极电解电解质溶液的一般规律 3.放氢生碱型 4.放氧生酸型 电解质 NaCl CuSO4 阳极式 阴极式 总反应 复原加入物质 阳离子放电顺序：Ag+ > Hg+ > Fe3+ > Cu2+ > H+ > Pb2+ > Sn2+ >Fe2+ >Zn2+> H+ > Al3+ > Mg2+ > Na+ > Ca2+ > K+ 阴离子放电顺序：S2- > I- > Br- > Cl- > OH- >含氧酸根> F- 三、用惰性电极电解电解质溶液的一般规律 三、用惰性电极电解电解质溶液的一般规律 THANKS 谢谢聆听 29 3.如图所示的电解池中，a、b、c、d都是石墨电极，通电一段时间后，a、b、c、d各电极反应式分别是：a：_________________，b：__________________，c：__________________，d：________________________，并计算各电极生成的气体或固体的物质的量之比是___________。 Cu2＋＋2e－===Cu 4Ag＋＋4e－===4Ag 2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ 2∶2∶4∶1 2Cl－－2e－===Cl2↑ 2.如图是电解稀盐酸的装置，c、d为石墨电极。回答下列问题： (1)a电极为_____，b电极为_____。 (2)c电极为_____，电极反应式__________________，发生了_____反应。 d电极为_____，电极反应式为_________________，发生了_____反应。 (3)电解过程中，氢离子向____(填“阴”或“阳”，下同)极移动，氯离子向____极移动。 电解总方程式为：_____________________。 正极 负极 阳极 2Cl－－2e－=Cl2↑ 氧化 阴极 2H＋＋2e－=H2↑ 还原 阴 阳 Lavf59.16.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 2.用惰性电极电解电解质溶液的一般规律 类型 实例 电极反应式和电解方程式 电解质溶 液复原 电解 水型 H2SO4 阴极:4H++4e-2H2↑或4H2O+4e-2H2↑+4OH-； 阳极:4OH--4e-2H2O+O2↑或2H2O-4e-4H++O2↑； 电解方程式:2H2O2H2↑+O2↑ 加水 NaOH KNO3 电解 电解 质型 HCl 阴极:2H++2e-H2↑； 阳极:2Cl--2e-Cl2↑； 电解方程式:2HClH2↑+Cl2↑ 通氯化氢 CuCl2 阴极:Cu2++2e-Cu； 阳极:2Cl--2e-Cl2↑； 电解方程式:CuCl2Cu+Cl2↑ 加氯化铜 类型 实例 电极反应式和电解方程式 电解质溶 液复原 放氢 气生 碱型 NaCl 阴极:2H2O+2e-H2↑+2OH-； 阳极:2Cl--2e-Cl2↑； 电解方程式:2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑ 通氯化氢 放氧气生 酸型 CuSO4 阴极:2Cu2++4e-2Cu； 阳极:2H2O-4e-4H++O2↑； 电解方程式:2CuSO4+2H2O2Cu+2H2SO4+O2↑ 加CuO或 CuCO3 续表 【例1】(2023·浙江1月卷)在熔融盐体系中,通过电解TiO2和SiO2获得电池材料(TiSi),电解装置如图所示,下列说法正确的是 (　　) A.石墨电极为阴极,发生氧化反应 B.电极A的电极反应:8H++TiO2+SiO2+8e-TiSi+4H2O C.该体系中,石墨优先于Cl-参与反应 D.电解时,阳离子向石墨电极移动 典例精析 解析:通过电解TiO2和SiO2获得电池材料(TiSi),则TiO2和SiO2得到电子,发生还原反应,电极反应为TiO2+4e-Ti+2O2-, SiO2+4e-Si+2O2-,总反应为TiO2+SiO2+8e-TiSi+4O2-。石墨电极为阳极,失去电子,发生氧化反应,电极反应为C-2e-+O2-CO↑,阳离子移向阴极,阴离子移向阳极。综上所述,A、B、D项错误,C项正确。 答案:C 选项 电源 X极 实验前U形 管中液体 通电后现象及结论 A 正极 Na2SO4溶液 U形管两端滴入酚酞溶液后,左端呈红色 B 正极 AgNO3溶液 右端电极反应是2H2O- 4e-4H++O2↑ C 负极 KCl和CuCl2 混合溶液 相同条件下,a、b两管中产生的气体总体积可能相等 D 未知 NaBr溶液 左端液体颜色加深,说明左端石墨是阴极 【例2】用如图所示装置(X、Y是直流电源的两极)分别进行下列各组实验,则下表中所列各项对应关系均正确的一组是 (　　) 典例精析 解析:X为正极,电解Na2SO4溶液时,实质是电解水,左端电极为阳极,H2O放O2生酸,滴加酚酞溶液不变色,A项错误;X为正极,电解AgNO3溶液时,右端电极为阴极,电极反应为Ag++e-Ag,B项错误;X为负极,阴极反应:先Cu2++2e-Cu,后2H2O+2e-H2↑+2OH-,阳极反应:先2Cl--2e-Cl2↑,后2H2O-4e-4H++O2↑,反应一定时间后,a、b两管中产生的气体总体积可能相等,C项正确;左端液体颜色加深,说明反应为2Br--2e-Br2,发生氧化反应,左端石墨为阳极,D项错误。 答案:C 活学活用 2.用石墨棒作电极,在Na+、Cu2+、Cl-、S等离子中选出适当离子组成电解质,电解其溶液,写出符合条件的一种电解质的化学式。 (1)当阴极放出H2,阳极放出O2时,电解质是　　　　　。  (2)当阴极析出金属,阳极放出O2时,电解质是　　　　　。　  (3)当阴极放出H2,阳极放出Cl2时,电解质是　　　　　。  (4)通过电子的物质的量与阴极析出的金属的物质的量、阳极放出的气体的物质的量之比为4∶2∶1时,电解质是　　　　　。  解析: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、放氢气生碱型和放氧气生酸型。再根据阴离子、阳离子的放电顺序判断。(1)阴极有H2生成,阳极有O2生成,实质为电解水,故电解质是活泼金属的含氧酸盐,即Na2SO4。(2)阴极析出金属,阳极放出O2,实质为放氧气生酸型,即电解质为不活泼金属的含氧酸盐,即CuSO4。(3)阴极放出H2,阳极放出Cl2,实质为放氢气生碱型(或电解盐酸型,此处无H+不合理),即电解质为活泼金属的无氧酸盐,即NaCl。(4)由阳极生成气体的物质的量和转移电子的物质的量之比为1∶4,知阳极生成的气体为O2,1 mol O2转移4 mol e-,析出金属与转移电子的物质的量之比为1∶2,故金属显+2价,即电解质为CuSO4。 答案: (1)Na2SO4 (2)CuSO4 (3)NaCl (4)CuSO4 2HClH2↑＋Cl2↑ $