1.2.3电解池的工作原理及应用 导学案-2025-2026学年高二上学期苏教版化学选择性必修1

该高中化学导学案聚焦电解池的工作原理及应用，从电解熔融氯化钠的能量转化、离子运动切入，通过活动构建电解池概念、电极反应书写方法，延伸至溶液电解及氯碱工业、电镀等应用，形成从基础原理到实际应用的学习支架。 以实验探究和问题驱动为特色，通过电解熔融氯化钠、CuCl₂溶液等实验观察现象、分析原理，培养科学探究与实践能力，结合工业应用案例深化化学观念，习题涵盖基础与真题，助力科学思维与知识巩固。

1.2.3电解池的工作原理及应用 1. 了解电解池的结构，理解电解原理，能够正确书写电极反应式和总反应式。 2. 会判断电解池的电极产物、电极周围溶液pH及整个溶液pH的变化。 3. 知道电解在氯碱工业、电镀、电冶金方面的应用。 活动一：讨论电解熔融态氯化钠的原理，了解电解原理和电解池中发生的反应 1. 电解过程中能量是如何转化的？ 2. 左下图是电解熔融态氯化钠的原理图。 　　　　　　 分析电解过程中的离子如何运动？实验过程中可看到哪些现象？写出阳极和阴极的电极反应式和电解总反应的化学方程式，分析电解过程中电子如何移动？ 活动二：了解电解、电解池的概念与原理 1. 阅读教材，什么叫电解、电解池？ 2.结合电解氯化钠的原理，怎样判断电解装置的阳极、阴极？阳极、阴极分别发生什么类型的反应？ 活动三：理解电解CuCl2溶液的原理 1. 如下图所示，观察电解氯化铜溶液的实验，记录实验现象。填写表格。 电解氯化铜溶液 现象 电极反应式 阴极 阳极 电解总反应 2. 在氯化铜溶液中存在Cu2+、H＋、Cl－和OH－，请根据实验事实指出，在直流电的作用下，哪些离子优先在电极上发生反应？ 活动四：探究电解原理的应用 1. 回顾教材中所学知识，工业上如何制取钠、镁、铝？写出电解熔融氯化钠和氧化铝的电极反应式和电解总反应。 2. 讨论电解饱和食盐水的相关原理。 下图是电解饱和食盐水的原理示意图。 (1) 写出电解总反应的化学方程式，阳极、阴极分别出现什么现象？ (2) 电解时，__________(填离子符号，下同)移向阳极，__________移向阴极。 ①阳极阴离子放电顺序：______________，阳极反应式：_________________ _________________(发生______反应)。 ②阴极阳离子放电顺序：______________，阴极反应式：________________ __________________(发生______反应)。 (3) 阳离子交换膜只允许阳离子通过，阻止阴离子和气体通过，讨论阳离子交换膜有什么作用？ 活动五：探究电解精炼铜的原理 阅读教材，结合下列示意图回答相关问题。 铜的电解精炼示意图 电解精炼铜时，电解质溶液为________________，含有锌、金、银等金属杂质的粗铜块与电源的________相连，作为电解池的________极，电解时该电极发生________反应，______________________转化为阳离子进入溶液，__________ __________________在电极沉积下来，形成________，写出阳极的电极反应式：______________________________________________。 1. 完成基础实验：电镀——铁钉镀锌。 (1) 镀件处理时，用氢氧化钠溶液洗涤的作用是________________________。 (2) 电镀时，锌片作________极，铁钉作________极，实验过程中可看到的现象是____________________________________________。 2. 阅读教材，什么是电镀？电镀的目的是什么？ 3. 结合电镀银原理(如图所示)，分析在餐具上镀银时，________作阴极，________作阳极，___ _____________作电解液。发生的反应如下：阴极____________________(还原反应)；阳极__________ ________(氧化反应)。 电镀银原理示意图 1. [人教版教材习题]下列有关电解的叙述错误的是(　　) A. 与电源正极相连的是阳极 B. 与电源负极相连的是阴极 C. 在阴极上发生氧化反应 D. 阴离子向阳极方向迁移 2. 下列关于电解的说法正确的是(　　) ①电解过程将电能转变成化学能 ②电解过程将化学能转变成电能 ③电解质溶液导电是化学变化，金属导电是物理变化 ④某些不能自发进行的氧化还原反应，通过电解可以实现 ⑤任何水溶液电解时，必将导致氧化还原反应 A. ②③④ B. ①②③④ C. ①②④ D. ①③④⑤ 3. 下列关于电解精炼铜的叙述不正确的是(　　) A. 粗铜作阳极 B. 电解时，阳极发生氧化反应，阴极反应式为Cu2+＋2e－===Cu C. 粗铜中所含Ni、Fe、Zn等金属杂质，电解后以单质形式沉积槽底，形成阳极泥 D. 电解铜的纯度可达99.95%～99.98% 4. 如图所示，将锌棒和铜棒插入稀硫酸中。下列说法正确的是(　　) 　 A. 甲装置中，锌棒作负极，发生氧化反应，乙装置中，锌棒作阴极，发生还原反应 B. 甲装置中，电子由锌棒经导线流向铜棒 C. 乙装置中，电解质溶液中的氢离子流向锌棒 D. 甲、乙两个装置的反应原理不同 5. 如图中X、Y分别是直流电源的两极，通电后发现a极板质量增加，b极板处有无色无味气体放出。符合这一情况的是表中的(　　) 选项 a极板 b极板 X电极 Z溶液 A 锌 石墨 负极 CuSO4 B 石墨 石墨 负极 NaOH C 银 铁 正极 AgNO3 D 铜 石墨 负极 CuCl2 　　　　　　　　 6. [2025常州期中]电解法制备H2O2的装置如图所示。下列说法正确的是(　　) A. 该装置工作时将化学能转化为电能 B. 电极b与电源负极相连接 C. 电解时a极电极反应式：O2＋2e－＋2H＋===H2O2 D. 电解生成2 mol H2O2时，理论上有4 mol H＋从a极室通过质子交换膜进入b极室 7. [2025淮安九校联考]一种新型的利用双极膜电化学制备氨装置如图所示，已知在电场作用下，双极膜中间层的H2O解离为H＋和OH－，并分别向两极迁移，下列说法不正确的是(　　) A. 电极n与电源正极相连 B. 双极膜中的H＋移向电极m C. 电解一段时间后，右池溶液中c(OH－)不变 D. 每生成0.1 mol NH3，双极膜中有14.4 g水解离 8. 如图所示的A为直流电源，B为浸透饱和氯化钠溶液和酚酞试液的滤纸，C为电镀槽，接通电路后，发现B上的c点显红色，请填空。 (1) 电源A上的a为________极。 (2) 滤纸B上发生的总反应化学方程式为___________ ________________________。 (3) 欲在电镀槽中实现在铁上镀锌，接通K点，使c、d两点短路，则电极e上发生的反应为____________________，电极f上发生的反应为____________________，槽中盛放的电镀液可以是________溶液。 【活动方案】 活动一： 1. 电能转化为化学能。 2. 阴离子向阳极运动，阳离子向阴极运动。通电后，在阳极周围有气泡产生，在阴极上生成银白色金属。 阴极：2Na＋＋2e－===2Na，阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑，电解总反应：2NaCl2Na＋Cl2↑。电解过程中电子由电源的负极流出，Na＋得到电子生成钠单质，Cl－失去电子生成Cl2，电子流回电源的正极，装置内部有离子移动，无电子移动。 活动二： 1. 在直流电的作用下，在两电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程叫电解。电解池是将电能转化为化学能的装置。 2. 阳极：与电源正极相连的电极，发生氧化反应；阴极：与电源负极相连的电极，发生还原反应。 活动三： 1. 电解氯化 铜溶液 现象 电极反应式 阴极 有红色物质析出 Cu2+＋2e－===Cu (还原反应) 阳极 有黄绿色气体生成 2Cl－－2e－===Cl2↑ (氧化反应) 电解总反应 CuCl2Cu＋Cl2↑ 2. 电解CuCl2溶液时，Cl－、OH－中，还原性强的Cl－优先失去电子，发生氧化反应；Cu2+、H＋中，氧化性强的Cu2+优先得到电子，发生还原反应。 活动四： 1. 工业上通过电解熔融氯化钠、氯化镁的方法制取钠、镁，通过电解氧化铝的方法制取铝。 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑ 阴极：2Na＋＋2e－===2Na 电解总反应：2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑ 阳极：6O2-－12e－===3O2↑ 阴极：4Al3+＋12e－===4Al 电解总反应：2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑ 2. (1) 2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，阳极生成黄绿色气体，阴极生成无色气体。 (2) Cl－、OH－　H＋、Na＋ ①Cl－>OH－　2Cl－－2e－===Cl2↑　氧化 ②H＋>Na＋　2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－　还原 (3) 阳离子交换膜既能防止阴极产生的H2和阳极产生的Cl2混合而引起爆炸，又能避免Cl2和NaOH反应影响烧碱质量。 活动五： 硫酸铜溶液　正极　阳　氧化　金属铜和比铜活泼的金属杂质　金、银等不活泼的杂质　阳极泥　Zn－2e－===Zn2+、Cu－2e－===Cu2+ 活动六： 1. (1) 除去油污 　(2) 阳　阴　铁钉上附着银白色的固体 2. 电镀是应用电解原理在某些金属或非金属表面镀上一薄层其他金属或合金的过程。电镀可提升美观、增加表面硬度，增强材料的抗腐蚀性能，防止金属氧化。 3. 餐具　银　含银离子的溶液　Ag＋＋e－===Ag Ag－e－===Ag＋ 【课堂反馈】 1. C　电解池中，与外接电源负极相连的为阴极，与正极相连的为阳极， A、B正确；与外接电源负极相连的为阴极，阴极上得电子发生还原反应，C错误；溶液中的阴离子移向阳极，D正确。 2. D 3. C　电解精炼铜时，含有镍、铁、锌等金属杂质的粗铜作阳极，镍、铁、锌、铜在阳极失去电子发生氧化反应生成金属阳离子，银、金等不活泼金属在阳极不能放电，沉入精炼池的底部形成阳极泥，精铜作阴极，铜离子在阴极得到电子发生还原反应生成铜，精炼得到纯度可达99.95%～99.98%的电解铜，故选C。 4. B　甲装置是原电池，锌棒作负极，失去电子被氧化，乙装置是电解池，锌棒与电源的正极相连，作阳极，发生氧化反应，A错误；甲装置中，锌棒作负极，失去电子，电子经过导线流向铜棒，B正确；乙装置中，电解质溶液中的氢离子向阴极铜棒移动，C错误；甲、乙两装置中对应的氧化还原反应均为Zn＋2H＋===Zn2+＋H2↑，反应原理相同，D错误。 5. A　由a极板质量增加知，溶液中阳离子在a极板处析出，则a为阴极，X为负极，因B中a极板处不析出金属、C中X为正极可知，B、C错误；又由b极板处有无色无味气体放出可知，D错误。 6. C　该装置为电解池，工作时将电能转化为化学能，A错误；电极b上发生失电子的氧化反应，作阳极，与电源正极相连接，B错误；电解时，阳离子移向阴极区(a极室)，故H＋的移动方向为从b极室通过质子交换膜进入a极室，D错误。 7. C　电极n上发生失电子的氧化反应，作阳极，与电源正极相连接，A正确；电解时，阳离子移向阴极区(m极室)，故双极膜中的H＋移向电极m，B正确；双极膜中的OH－移向电极n，电极n上的反应式为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，由电荷守恒知，生成O2的OH－全部来自双极膜，右池中水的量变多，故c(OH－)减小，C错误；电极m上的反应式为NO＋8e－＋9H＋===NH3↑＋3H2O，由电荷守恒知，每生成1 mol NH3，双极膜中有8 mol H＋移向电极m，即每生成0.1 mol NH3，双极膜中有14.4 g水解离，D正确。 8. (1) 正　(2) 2NaCl＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2NaOH　(3) Zn－2e－===Zn2+　Zn2+＋2e－===Zn　ZnSO4或Zn(NO3)2 学科网（北京）股份有限公司 $