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

人教版 高二年级 选择性必修二 第二节 第一课时 电解原理 第四章 高中化学 选择性必修一 教学目标 1.通过对氯化铜溶液电解过程的分析，了解电解、电解池的概念，认识电解是电能转化为化学能的一种重要形式。 2.形成系统分析电解池的一般思路和方法，能初步设计简单的电解池。 3.初步了解在电解过程中，粒子的放电顺序与其氧化性、还原性的关系，能解释或推测电解反应的产物，并能用电极反和总反应进行表征。 【思+议】 阅读课本P104-P105 回答以下问题 1.什么是电解 2.电解池工作原理（组成、电子离子移动方向等） 3.原电池与电解池工作原理的区别 实验现象 实验结论 阴极 阳极 电极表面出现红色固体 ①电极表面出现气泡 ②淀粉-KI试纸变蓝 生成Cu单质 生成Cl2 CuCl2溶液 C C 问题：如果把两根石墨棒作电极插入CuCl2溶液中，外接直流电 源，这还是原电池装置吗？会发生怎样的现象呢？ 【实验4-2】电解氯化铜溶液(用石墨做电极) 阳 极 阴 极 正 负 （1）溶液中的离子有哪些？ 。 依据阴阳极实验现象（阴极：产生红色固体 阳极：产生氯气） 分析溶液中的离子流向： 。 阳离子（Cu2+、H+）→ 阴极 阴离子（Cl-、OH-）→ 阳极 （2）试分析阴、阳极上可能发生的反应 阳极： . 阴极： 。 总反应： 。 e- e- Cu2+ Cl- 还原反应 氧化反应 Cl－、OH－ Cu2＋、H＋ 思考：电路中的电子移动方向？ 从阳极到正极，负极到阴极。 一、电解原理： （1）电解： 使直流电流通过电解质溶液或熔融电解质， 而在阴、阳两极引发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，又称电解槽。 非自发/自发反应 （3.）电解池构成条件 ①外接直流电源 ②阳极：接电源正极 反应类型： 。 ②阴极：接电源负极 反应类型： 。 ③电解质溶液或熔融电解质 【离子流向】:阴阳相吸 阳离子： . 阴离子： . ④形成闭合回路 【电子流向】: 流向阴极 流向阳极 从阳极到正极， 负极到阴极。 一般规律： 溶液中电极附近溶液pH的变化： 电解池：阴盛阳衰 原电池：正小负大 氧化反应 还原反应 1.如下图所示装置中属于电解池的是________(填序号)。 ③⑥ 课堂练习 思考探究 CuCl2溶液 C C 阴极： 阳极： 思考：为什么这两个反应先发生？ 溶液中的离子有: 。 Cl－、OH－ Cu2＋、H＋ 三.放电顺序——得失电子顺序 （1）阳极：（氧化反应） 还原性活性电极或者离子可以在阳极放电，发生氧化反应， (得/失)电子 S2－＞SO32－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－ ＞含氧酸根离子＞F－ 活性电极：除Pt、Au 外的金属，如Cu、Ag、Fe等 惰性电极：Pt、Au、石墨等 含氧酸根、 F-在水溶液中不放电，熔融状态放电 （电极参加反应） 只传递电子，不参与反应, 溶液中阴离子反应 且还原性越强，越先失电子。 失 活性电极＞ 三.放电顺序——得失电子顺序 具有氧化性的离子，发生还原反应， （得/失）电子 （离子氧化性越强，越先得到电子.） 放电顺序：（氧化性顺序）： Ag+>Hg2+> Fe3+> Cu2+>H+（酸）>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+（水） >Al3+>Mg2+>Na+ >Ca2+>K+ ①与金属活动顺序基本一致，即越活泼的金属，其阳离子越难得电子 ②Al3+~ K+水溶液中不放电，熔融状态放电 得 （2）阴极：(还原反应）——只有导电作用，溶液中阳离子放电） (1)阴、阳两极的放电顺序 ①阴极（只导电作用）——溶液中的阳离子放电顺序： 电解规律 Ag+>Fe3+>Cu2+>H+(酸)>Pb2+>Fe2+>Zn2+>H+（水）> 较活泼金属阳离子（Al3+、Mg2+、Na+、Ca2+、K+等） ②阳极（跟材料有关）： 1.活性电极： 2.惰性电极： Fe、Cu、Ag 等 活性电极直接失去电子 (Pt、石墨、Au) 溶液中的阴离子放电 电解规律 特别注意： 阴极反应中： H+来自酸： 。） 阳极反应中： Ag+>Fe3+>Cu2+>H+(酸)>Pb2+>Fe2+>Zn2+>H+（水） 2H++2e-=H2 ↑ H+来自水： 。 2H2O+2e-=H2↑+2OH- OH-来自碱： OH-来自 H2O： 4OH- - 4e-=2H2O+O2 2H2O- 4e- = 4H+ +O2 课堂练习 (1)用铜作阳极电解稀硫酸。 阳极 ：___________________； 阴极：___________________； 总反应： ___________________________； 2H++ 2e-=H2↑ Cu- 2e-=Cu2+ Cu +2H+ === Cu2+ + H2 ↑ 电解 借助电解，可以使非自发的氧化还原反应进行 1、用惰性电极电解下列溶液 电解质 H2SO4 NaOH Na2SO4 溶液中离子 离子放电顺序 阳极反应式 阴极反应式 总反应方程式 复原加入物质 H＋ 、OH－、SO42- H＋ 、OH－、Na+ Na+ 、SO42- 、H＋ OH－ OH－>SO42- H＋>Na+ OH－>SO42- H＋>Na+ 4OH－－4e－=O2↑＋2H2O 2H＋＋2e－=H2↑ 加入H2O 2H2O －4e-＝O2↑+4H+ 2H2O +2e-＝H2↑+2OH- 2H2O －4e-＝O2↑+4H+ 2H2O +2e-＝H2↑+2OH- 电解后溶液的复原，从溶液中放出的气体和生成的沉淀，按照原子个数比组成具体物质再加入溶液即可。遵循“少什么加什么，少多少加多少”的原则。 2H2O ==== 2H2↑+ O2↑ 电解 2H2O ==== 2H2↑+ O2↑ 电解 2H2O ==== 2H2↑+ O2↑ 电解 2、用惰性电极电解下列溶液 电解质 HCl CuCl2 溶液中离子 离子放电顺序 阳极反应式 阴极反应式 总反应方程式 复原加入物质 H＋ 、Cl- 、OH－ Cu2+ 、Cl- 、H＋ 、OH－ Cl- > OH－ Cu2+>H＋ 2Cl－－2e－=Cl2↑ 2H＋＋2e－=H2↑ 加入HCl Cl- > OH－ Cu2+＋2e－=Cu 加入CuCl2 2HCl ==== H2↑+ Cl2↑ 电解 CuCl2 ==== Cu+ Cl2↑ 电解 2Cl－－2e－=Cl2↑ 3、用惰性电极电解下列溶液 电解质 NaCl CuSO4 溶液中离子 离子放电顺序 阳极反应式 阴极反应式 总反应方程式 复原加入物质 Na+ 、Cl- 、H＋ 、OH－ Cu2+ 、SO42- 、H＋ 、OH－ Cl- > OH－ Cu2+>H＋ 2Cl－－2e－=Cl2↑ 加入HCl Cu2+＋2e－=Cu 加入CuO或CuCO3 H＋>Na+ OH－>SO42- 2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－ 2H2O －4e-＝O2↑+4H+ 2Cl－+2H2O ==== 2OH－+H2↑ +Cl2↑ 电解 2Cu2++2H2O ==== 2Cu+O2↑+4H+ 电解 1.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 课堂练习 C 课堂练习 2.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 B 三、电解池电极反应式的书写 ①看阳极材料：若阳极是活性电极阳极本身失去电子被氧化，若阳极是惰性电极，阴离子在阳极放电。 ②看溶液酸碱性：要用对应离子配平电荷守恒，若电解的H+或OH-来自于H2O，在方程式中要以H2O形式存在，不能书写H+或OH-作为反应物 ③标明电解条件：电极反应式不需要写条件，总反应条件要标明通电或电解。 2.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：__________________________________________。 课堂练习 3.以铝材为阳极，电解H2SO4溶液，铝材表面形成氧化膜 阳极反应式：_____________________________________； 阴极反应式：_____________________________________； 总反应方程式：_____________________________________________。 2Cl－－2e－=Cl2↑ 2H2O＋2e－＋Mg2＋=H2↑＋Mg(OH)2↓ 2Al－6e－＋3H2O=Al2O3＋6H＋ 2H＋＋2e－=H2↑ 原电池与电解池有哪些异、同点？ 原电池 电解池 装置实例 能量变换 化学能转化为电能 电能转化为化学能 电极名称 正负极由电极材料决定 活泼性较强的金属做负极 与电源负极相连的为阴极 与电源正极相连的为阳极 电极反应 负极—氧化 、正极—还原 阳极—氧化、阴极—还原 电子流向 负→导线→正 阳→正，负→阴 离子移向 阴离子向负极迁移 阳离子向正极迁移 阴离子向阳极迁移 阳离子向阴极迁移 总结提升 4.如图所示的电解池Ⅰ和Ⅱ中，a、b、c和d均为Pt电极。在电解过程中，电极b和d上没有气体逸出，但质量均增大，且增重情况b＜d。符合上述实验结果的盐溶液是（ ） 选项 X Y A MgSO4 CuSO4 B AgNO3 Pb(NO3)2 C FeSO4 Al2(SO4)3 D CuSO4 AgNO3 a b c d X溶液 Y溶液 电解池Ⅰ 电解池Ⅱ 阳 极 阴 极 阳 极 阴 极 转移相同的2mol电子时，B选项中b增重216g，d增重207g，所以质量增加b>d，故B错误。D选项中转移相同的2mol电子，b增重64g，d增重216g， 5.甲烷燃料电池采用铂作为电极材料，两个电极上分别通入CH4和O2，电解质溶液为KOH溶液。某研究小组将上述两个甲烷燃料电池串联后作为电源，进行电解饱和NaCl溶液的实验，如下图所示，回答下列问题。 （1）甲烷电池工作时，其电极反应分别为：正极 ；负极 。 （2）闭合开关K后，a、b电极上均有气体产生，其中b电极上得到的是 ，电解NaCl溶液的总反应式为 。 （3）若每个电池甲烷通入量为1 L（标准状况），且反应完全，则理论上最多能产生氯气的体积为 L（标准状况）。 $