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

第1课时 电解原理 第四章 化学反应与电能 第二节 电解池 学习目标 1.了解电解的概念，熟悉电解池的构成条件。 2.理解电解原理。 3.熟练掌握电解规律。 4.能够正确书写电解池的电极反应方程式。(难点) 核心素养 1.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。 2.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。 第四章 化学反应与电能 第1节 原电池 第2节 电解池 第3节 金属的腐蚀与防护 1.电解原理 2.电解原理的应用 构建下图所示装置，观察实验现象 CuCl2溶液 Zn C棒 甲 CuCl2溶液 C棒 C棒 乙 CuCl2溶液 C棒 C棒 丙 实验4-2用石墨电极电解CuCl2溶液 1、观察现象：阳极上放有湿润淀粉-KI试纸 （1）现象记录 电极 现象 阴极 阳极 实验结论：CuCl2溶液在电流的作用下发生了化学变化，分解生成了Cu和Cl2 石墨上有红色固体析出（Cu） 产生能使湿润淀粉-KI试纸变蓝的，有刺激性气味的气体（Cl2） Cl2+2I- = I2+2Cl- (2)电解池原理分析 CuCl2溶液(或熔融电解质) e－ e－ 阴离子 得ne－ – ＋ 阳离子 e－ e－ 失ne－ 电极名称_______ 反应类型_______ 电极反应: _____________ 阴极 还原 Cu2+ + 2e- = Cu 电极名称_______ 反应类型_______ 电极反应: _____________ 阳极 氧化 2Cl- - 2e- = Cl2↑ 阳失氧 阴得还 电子流向：负极流向阴极、阳极流向正极 闭合回路 阳离子流向阴极、阴离子流向阳极 e- e- e- e- + + + + 阴极 阳极 阴阳相吸 通电前后阴阳离子怎么运动？ 【思考】电离和电解有何区别？ 一、电解原理 1、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。(一般是一个非自发氧化还原反应) 电解的实质 电解池(电解槽) 电离无需通电而电解需要，电解质先电离后电解 ——把电能转变为化学能的装置 Page  9 2、构成电解池(电解槽)的条件 (1)直流电源 阴极:与电源负极相连 阳极:与电源正极相连 (2)两个电极 (3)电解质溶液或熔融的电解质 (4)形成闭合回路 (5)一个氧化还原反应 两极一液一闭还一电源 两极可相同也可不同 Page  10 3、电源、电极、电极反应的关系 氧化反应 2Cl－-2e－=Cl2↑ 还原反应 Cu2++2e- =Cu 阴离子 阳离子 与直流电源正极相连的一极 与直流电源负极相连的一极 总反应式：CuCl2 ==== Cu + Cl2↑ 电解 CuCl2 溶液 阳极 阴极 电子不下水 离子不上岸 阴阳相吸 阳失氧 阴得还 装置 原电池 电解池 实例 锌铜原电池 电解CuCl2溶液 原理 电极名称 电子流向 电极反应 能量转化 电解池与原电池的比较 氧化还原反应形成电流 电流引起氧化还原反应 正极、负极 阴极、阳极 外电路：负极沿导线到正极 电源负极→阴极， 阳极→电源正极 负失氧，正得还 阳失氧，阴得还 化学能→电能 电能→化学能 1、下列有关电解的说法正确的是( ) ①电解是把电能转变成化学能 ②电解是把化学能转变成电能 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，通过电解的原理可以实现 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 2、分析下图，哪个是原电池，哪个是电解池 能自发进行氧化还原反应的是原电池 原电池：①③⑤ 电解池：⑥⑦ 思考1：电解质溶液中除了Cu2+、Cl-外还有哪些离子？ 思考2：在电场的作用下Cl－、OH－移向阳极，Cu2＋、H＋移向阴极。 Cu2+ + 2e- = Cu 2H++ 2e- = H2 ↑ 阴极可能反应 阳极可能反应 2Cl- - 2e- = Cl2↑ 4OH-－4e- = O2↑+2H2O 为什么阴极产物只有铜，阳极产物只有氯气？ 氧化性：Cu2+＞H+ 还原性：Cl-＞OH- 溶液中的离子：Cu2+ H+ Cl- OH- 离子放电顺序取决于离子本身性质（得失电子能力），另外也与离子的浓度及电极材料有关。 二、离子放电顺序： 1. 阴极放电顺序（阳离子得电子能力） 阴极：与负极相连的电极,活性电极、惰性电极都不参与电极反应，电解质或“H2O”得电子，还原反应。 笔记 Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+(酸)>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+(水)> Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+ 只在熔融状态放电 水溶液中 浓度远大于H+(水)优先放电 Cu + 2Fe3+ = 2Fe2+ + Cu2+ 氧化性强的离子先放电： 考虑谁“得电子”： 或 。 阳离子 水中的H+ 15 二、离子放电顺序： 2. 阳极放电顺序（失电子能力） 笔记 S2-＞SO32-＞ Fe2+ OH-＞最高价含氧酸根 离子（如SO42-） (1)惰性电极（只传递电子本身不失电子）： (2)活性电极: I-＞ ＞Br-＞Cl-＞ ＞F- 活泼金属＞电极 在水溶液中不放电 除铂、金外的金属,如Cu、Ag、Fe等，金属失电子。 铂Pt、金Au、石墨C等,仅溶液中的阴离子放电。 考虑谁“失电子”： 或 或 。 阴离子 水中的OH- 阳极材料 16 阴极（阳极）离子等放电时注意： 电解池阴极： 电解池阳极： 电解液中的阳离子得电子 电极受保护，不管是惰性电极（碳棒），还是活泼电极（除Pt、Au外的金属），都不损耗。 电解液中的阴离子（或金属）失电子 电极若为活泼电极，优先放电，有损耗。 三、电极方程式的书写 阴极：Ag+>Fe3+>Cu2+>H+(酸) 阳极：活泼金属电极＞S2-＞I-＞Fe2+＞Br-＞Cl-＞OH- H2O ⇌H+ + OH- 例：惰性电极，电解CuSO4溶液 ①辨电极：阴极连接电源负极，阳极连接电源正极 ②找离子，排顺序 CuSO4 = Cu2+ + SO42- 得电子能力：Cu2+＞H+ 失电子能力：OH-＞SO42- ③写电极反应式： 阴极： 阳极： Cu2++2e- = Cu 2H2O - 4e- = O2↑+ 4H+ ④根据得失电子数相等，调整各电极计量数，两极反应相加，标上反应总条件得总方程式： 电解化学方程式：2CuSO4+2H2O === 2Cu+O2↑+ H2SO4 电解 电解离子方程式：2Cu2++2H2O === 2Cu+O2↑+ 4H+ 电解 写出下列电极反应式及电解总反应方程式(惰性电极，溶液) H2SO4 NaOH Na2SO4 HCl CuCl2 NaCl CuSO4 重点及难点 思考：pH值如何变化？电解质溶液如何复原？ 方法：从溶液中析出什么补充什么 按照原子个数比组成具体物质在加入溶液即可 (1)电解水型 四、电解后溶液的复原规律（以惰性电极为例） 电解质 H2SO4 NaOH Na2SO4 阳极反应式 阴极反应式 浓度 pH变化 复原加入物质 减小 增大 不变 加入H2O 4H＋＋4e－=2H2↑ 4OH－- 4e－=O2↑＋2H2O 2H2O–4e-=4H++O2↑ 2H2O +2e-=H2↑+2OH- 2H2O–4e-=4H++O2↑ 2H2O +2e-=H2↑+2OH- 总电解反应式：2H2O 2H2 ↑ + O2 ↑ 电解 增大 增大 增大 练习：活泼电极Cu作电极？ 负氢正氧 (2)电解电解质型 电解质 稀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 加入HCl，不是盐酸 加入CuCl2，不是溶液 四、电解后溶液的复原规律（以惰性电极为例） 增大 电极离子方程式：2H++2Cl－ ===H2↑ + Cl2↑ 电解 Cu2++2Cl－ ===Cu + Cl2↑ 电解 (3)电解质+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－ 2Cu2＋＋4e－===2Cu 增大 减小 加入HCl 加入CuO或CuCO3，不能加Cu2O /Cu(OH)2/Cu2(OH)2CO3 放氢生碱 放氧生酸 练习：电解K2S溶液 五、电解后溶液的复原规律 总：2H2O+2Cl－ ===H2↑+ Cl2↑+2OH- 电解 2H2O+2Cu2+ ===2Cu+ O2↑+4H+ 电解 作用： ①能将两级区隔离，阻止两级区产生的物质接触，防止发生化学反应。 ②能选择性的通过离子，起到平衡电荷、形成闭合回路的作用。 1、下列关于电解池的叙述中正确的是（ ） A.与电源正极相连的是电解池的阴极 B.电解质溶液中的阴离子定向移动到阴极 C.电解池的阳极发生还原反应 D.电解池通常采用交流电源 E.电解质溶液的导电过程就是电解质溶液被电解的过程 F.电解盐酸、硫酸溶液等，H+放电，溶液的pH逐渐增大 E 2、用铂电极电解某金属的氯化物（MCl2）溶液，当阳极上收集到1.12L Cl2时（标准状况），阴极增重3.2g。下列有关叙述正确的是（　　） A. M的相对原子质量为32 B. M的相对原子质量为64 C. 电解过程中溶液的pH不发生变化 D. 电路中通过0.05mol电子 B 3、关于下图所示①②两个装置的叙述正确的是(　　) A.装置名称：①是原电池，②是电解池 B.硫酸浓度变化：①增大，②减小 C.电极反应式：①中阳极：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑， ②中正极：Zn－2e－===Zn2＋ D.离子移动方向：①中H＋向阴极方向移动， ②中H＋向负极方向移动 B 4、某同学按如图所示的装置进行电解实验，下列说法不正确的是( ) A．电解过程中，铜电极上有 H2 产生 B．电解初期，总反应方程式为 Cu＋H2SO4===CuSO4＋H2↑ C．电解一段时间后，石墨电极上有铜析出 D．电解过程中，H+的浓度减小 电解 A 5、用石墨作电极电解溶有物质的量之比为3:1的NaCl和H2SO4的水溶液。根据反应产物，电解可明显分为三个阶段，下列叙述不正确的是（ ） A.电解的最后阶段为电解水 B.阳极先逸出氯气后逸出氧气 C.阴极逸出氢气 D.电解过程中溶液的pH不断增大，最后pH为7 D 6、按下图装置进行实验，并回答下列问题。 (1)判断装置的名称： A 池为_________ B 池为_________ (2)铜极为________极， 电极反应式为__________________ (3)B 装置中，C1 不 C2 均为石墨棒， 石墨棒 C1 为________极，电极反应式为___________________， 石墨棒 C2 附近发生的实验现象为_________________________________________________。 原电池 电解池 正 Cu2＋＋2e－==Cu 阳 2Cl－－2e－==Cl2↑ 有无色气体产生，附近溶液出现红色 Lavf58.20.100 $