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池核心知识，涵盖电解原理、放电规律及电解类型等内容。以铜制品高纯度问题导入，通过铜的冶炼工艺流程引出电解精炼，搭建生活实际与理论知识的学习支架。 其亮点在于实验探究与理论分析结合，通过电解CuCl₂溶液实验现象推导电极反应，用表格分类总结电解规律，体现科学思维与科学探究。帮助学生建立电解思维模型，教师可借助结构化内容提升教学效率。

第四章 第二节 电解池 电解原理 学科：化学 年级：高二 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。 学习目标 2 铜粒 铜电线 铜片 铜块 生活中所用的铜制品纯度都达到了99.99%，大自然中很难得到如此纯度的铜，那么，我们是通过什么方式得到的呢？ 铜的冶炼工艺流程 1 2 3 4 5 原料 准备 矿石 浸出 溶液 净化 电解 精炼 精炼和 合金化 将含铜的矿石进行破碎和磨细，以便提高矿石的表面积 通过电解方法将铜离子还原成铜金属。在电解槽中，将浸出液作为电解质，两个电极(阴极和阳极)之间施加电压，阴极上析出纯铜金属 将破碎后的矿石浸入酸性溶液中，使溶解的铜离子进入溶液中，通常使用硫酸浸出 对浸出液进行净化处理，去除杂质和有害元素。常用的净化方法包括中和沉淀、溶解和再结晶等 对铜金属进行再次熔炼和精炼处理 一、电解原理 在电化学上，把与电源正极相连的电极称为 ，与电源负极相连的电极称为 。 阳极 阴极 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 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。 5 一、电解原理 1.实验探究：电解CuCl2溶液 实验现象 实验结论 电流表指针发生偏转 说明电解质溶液导电，形成_________ 石墨电极b上逐渐覆盖了一层_________ ___________ 石墨电极a上有 的气体产生，该气体能使湿润的淀粉碘化钾试纸_____ ___________ 闭合回路 红色物质 析出金属铜 刺激性气味 变蓝 产生了氯气 6 通电前， Cu2+和Cl-在溶液中作自由运动 通电时， Cu2+和Cl-在溶液中改作定向运动 理论分析 理论分析 阳极上Cl-失去电子发生氧化反应 阴极上Cu2+得到电子发生还原反应 阳离子(Cu2+)向阴极(与直流电源的负极相连)迁移 阴离子(Cl-)向阳极(与直流电源的正极相连)迁移 以上这个过程叫做放电 水分子也会电离，即溶液中存在着氢离子和氢氧根离子，这些离子是否参与反应呢？ 通电前， Cu2+和Cl-在溶液中作自由运动 通电时， Cu2+和Cl-在溶液中改作定向运动 理论分析 CuCl2 Cu2+ + 2Cl- H2O H+ OH- + Cu2+、H+向阴极迁移 Cl-、OH-向阳极迁移 理论分析 放电顺序 2e- 2Cl- Cl2↑ － 放电顺序 2e- Cu2+ + Cu Cu2+、H+向阴极迁移 Cl-、OH-向阳极迁移 还原反应 Cu2+ ＞ H+ 氧化反应 Cl- ＞ OH- 总反应： Cu2+ + 2Cl- Cu + Cl2↑ 电解 一、电解原理 1.实验探究：电解CuCl2溶液 (1)通电前，CuCl2溶液中存在的离子有__________________。 (2)通电后，Cl-向　极移动，写出阳极的电极反应式：　　　　　　　， 发生反应的类型为　　　 　(填“氧化反应”或“还原反应”)。  Cu2+、H+、Cl-、OH- 阳 2Cl--2e-===Cl2↑ 氧化反应 (3)通电后，Cu2+向　　 极移动，写出阴极的电极反应式：____________， 发生反应的类型为　　　　 (填“氧化反应”或“还原反应”)。 阴 Cu2++2e-===Cu 还原反应 12 一、电解原理 1.实验探究：电解CuCl2溶液 (4)总反应的离子方程式为　　　　 。 (5)在氯化铜溶液中，H+和OH-这两种离子为什么没 有得到或失去电子？ Cu2++2Cl- Cu+Cl2↑ Cu2+比H+更易得到电子，所以H+没有得到电子； Cl-比OH-更易失去电子，所以OH-没有失去电子。 13 一、电解原理 2.电解和电解池 (1)电解：使电流通过 而在阳极、阴极引起 __________反应的过程。 (2)电解池：将 转化为 的装置(也称电解槽)。 (3)电解池的构成条件 电解质溶液(或熔融电解质) 氧化还原 电能 化学能 14 一、电解原理 3.电解原理 阳 正极 氧化 阴 负极 还原 15 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+ √ 思考 电极Ⅱ处生成氯气为阳极，对应的b为电源正极，则a为电源负极，Ⅰ为阴极，电解CuCl2溶液，阴极铜离子放电生成Cu，阳极氯离子放电生成Cl2。 16 2.如图所示装置中属于电解池的是　 　(填序号)。  ③⑥ 思考 ①②⑤无外接直流电源，不能构成电解池； ④无电解质溶液或熔融电解质； ⑦中蔗糖属于非电解质，不能构成电解池； ⑧没有形成闭合回路，不能构成电解池。 17 二、电解规律 1.放电规律 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 溶液中只考虑部分 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 18 二、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： >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+。 19 二、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： >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+。 20 二、电解规律 2.用惰性电极电解电解质溶液的规律 (1)电解水型 电解质 H2SO4 NaOH Na2SO4 阳极反应式 2H2O-4e-===O2↑+4H+ 2H2O-4e-===O2↑+4H+ 阴极反应式 2H2O+2e-===H2↑+2OH- 4OH--4e-===O2↑+2H2O 2H++2e-===H2↑ 电解质 H2SO4 NaOH Na2SO4 总反应式 2H2O 2H2↑+O2↑ pH变化 复原加入物质 减小 增大 不变 H2O 21 二、电解规律 2.用惰性电极电解电解质溶液的规律 (2)电解电解质型 电解质 HCl CuCl2 阳极反应式 阴极反应式 总反应式 2HCl Cl2↑+H2↑ CuCl2 Cu+Cl2↑ pH变化 —— 复原加入物质 2Cl--2e-===Cl2↑ 2H++2e-===H2↑ Cu2++2e-===Cu 增大 HCl CuCl2 22 二、电解规律 2.用惰性电极电解电解质溶液的规律 (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 ______________________ ______________ 总反应式 2NaCl+2H2O　 H2↑+Cl2↑+2NaOH 2CuSO4+2H2O　　 2Cu+2H2SO4+O2↑ 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 23 (一)电极产物的判断 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 √ 思考 电解HCl、CuCl2溶液就是电解电解质本身，电解NaBr、CuSO4溶液时，电解质、水均被电解，分别属于放氢生碱型、放氧生酸型。 24 (一)电极产物的判断 思考 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 √ 由题意知，溶液中存在H+、Cu2+、Na+、S、N、Cl-、OH-。根据离子的放电顺序，阳离子为Cu2+>H+>Na+，阴离子为Cl->OH->S、N，则最初一段时间，阴极：Cu2++2e-===Cu，阳极：2Cl--2e-=== Cl2↑。 25 思考 (二)电解后电解质溶液的复原 3.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)] √ 电解AgNO3溶液，Ag+在阴极放电生成Ag，水电离出的OH-在阳极放电生成O2，结合元素守恒可知，应加入Ag2O使溶液恢复到原来的成分和浓度，A错误； 电解K2SO4溶液，水电离出的OH-在阳极放电生成O2，水电离出的H+在阴极放电生成H2，实质为电解水，加入一定量的H2O(l)能使溶液恢复到原来的成分和浓度，B正确； 电解KCl溶液，水电离出的H+在阴极放电生成H2，Cl-在阳极放电生成Cl2，结合元素守恒可知，加入一定量的HCl(g)能使溶液恢复到原来的成分和浓度，C正确；电解CuSO4溶液，Cu2+在阴极放电生成Cu，水电离出的OH-在阳极放电生成O2，结合元素守恒可知，应加入一定量的CuO使溶液恢复到原来的成分和浓度，由于CuCO3(s)与硫酸反应生成CuSO4、CO2和H2O，CO2从溶液中逸出，加入一定量的CuCO3(s)也可以使溶液恢复到原来的成分和浓度，D正确。 26 思考 $