第1章 第3节 第1课时 电解的原理-（配套教参）【精讲精练】2026-2027学年高中化学选择性必修第一册（鲁科版）

本高中化学讲义聚焦“电解的原理”核心知识点，通过实验探究熔融氯化钠和氯化铜溶液入手，系统梳理电解池的定义、组成、电极反应及离子移动方向，进而总结惰性电极电解电解质溶液的规律，搭建从实验到原理再到应用的学习支架。 该讲义以实验探究为特色，通过熔融氯化钠电解等实验培养学生科学探究与实践能力，结合表格归纳电极放电顺序等规律帮助构建物质转化的化学观念，课中辅助教师演示讲解，课后通过练习题助力学生巩固知识、查漏补缺。

第3节　电能转化为化学能——电解 第1课时　电解的原理 [学习目标]　1.通过实验探究活动，能分析、解释电解池的工作原理，能设计简单的电解池。2.认识电解在实现物质转化和储存能量中的具体应用。 [对应学生用书P29] 知识点一　电解的原理 1．实验探究电解熔融氯化钠 [实验装置] [实验现象] 通电后，石墨电极周围有气泡产生，铁电极上生成银白色金属。 [实验分析] (1)熔融的氯化钠中存在的微粒有Cl－、Na＋。 (2)通电后离子移动方向：Cl－向石墨电极移动，Na＋向铁电极移动。 (3)电极反应 铁电极：2Na＋＋2e－===2Na。 石墨电极：2Cl－－2e－===Cl2↑。 (4)总反应：2NaCl2Na＋Cl2↑。 [实验结论] 熔融的氯化钠在电流作用下发生化学变化，分解生成Na和Cl2。从得失电子角度分析：铁电极上发生还原反应，石墨电极上发生氧化反应。 2．电解 (1)电解 将直流电通过熔融电解质或电解质溶液，在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程叫做电解。 (2)电解池 ①定义：将电能转化为化学能的装置。 ②组成：与直流电源相连的两个固体电极；电解质溶液或熔融的电解质；形成闭合回路。 (3)电解原理 ①电极名称与电极反应 阳极：与电源正极相连，溶液中阴离子移向此极，失去电子，发生氧化反应。 阴极：与电源负极相连，溶液中阳离子移向此极，得到电子，发生还原反应。 ②电子流向 电源负极→导线→电解池的阴极；电解池的阳极→导线→电源的正极。 实验目的：以电解氯化铜溶液为例研究电解的基本原理。 CuCl2溶液的电解 实验步骤：在U形管中注入CuCl2溶液，插入两根石墨棒作电极(如图)，把湿润的淀粉­碘化钾试纸放在与直流电源正极相连的电极附近，接通电源。 实验现象：阴极石墨棒上逐渐覆盖了一层红色的铜，在阳极石墨棒上有刺激性气味气体产生，且使湿润的淀粉­碘化钾试纸变成蓝色。 (1)分析上述电解池工作时，电子的流向、离子的运动方向。 提示：接通外接电源后，电子从电源的负极沿导线流入电解池的阴极，阳离子向阴极移动，在阴极上得电子，发生还原反应，阴离子向阳极移动，在阳极上失去电子，发生氧化反应，电子由阳极流出，并沿导线流回电源的正极。 (2)根据上述实验现象分析，电解过程中在阴极、阳极上各发生什么反应？其电极反应式分别是什么？电解的总反应式是什么？ 提示：氯离子在阳极上失去电子发生氧化反应，铜离子在阴极上得电子发生还原反应，电极反应式分别为 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑(氧化反应) 阴极：Cu2＋＋2e－===Cu(还原反应) 总反应方程式：CuCl2Cu＋Cl2↑。 1．电极的判断 2．电解池工作原理 1．下列关于电解池的叙述不正确的是(　　) A．与电源正极相连的是电解池的阴极 B．电解池是电能转化为化学能的装置 C．溶液中的阳离子移向阴极 D．在电解池的阳极发生氧化反应 解析　A　与外接直流电源正极相连的是电解池的阳极，A项错误；电解池将外接直流电的电能转化为化学能，该装置是电能转化为化学能的装置，B项正确；电解池中溶液中的阳离子向得电子的一极移动，电解池中与外接直流电源负极相连的是阴极，阴极得电子，即溶液中的阳离子移向阴极，C项正确；电解池的阳极失去电子流入外接直流电源的正极，在电解池的阳极发生氧化反应，D项正确。 2．Cu2O是一种半导体材料，基于绿色化学理论设计的制取Cu2O的电解池示意图如图，电解总反应为2Cu＋H2OCu2O＋H2↑。下列说法不正确的是(　　) A．石墨电极上产生氢气 B．铜电极发生还原反应 C．铜电极接直流电源的正极 D．当有0.1 mol电子转移时，有0.05 mol Cu2O生成 解析　B　石墨作阴极，电极反应为2H＋＋2e－===H2↑，A正确；由电解总反应式可知，Cu参加了反应，所以Cu作电解池的阳极，发生氧化反应，B错误；阳极与电源的正极相连，C正确；阳极反应为2Cu＋2OH－－2e－===Cu2O＋H2O，当有0.1 mol电子转移时，有0.05 mol Cu2O生成，D正确。 3．如图是电解CuCl2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 解析　C　电流从电源的正极流出，故a为正极，b为负极；c为阳极，d为阴极。电解时，因Cu2＋移向阴极d，在阴极放电析出Cu，故d电极质量增加；Cl－移向阳极c，在阳极放电逸出Cl2，导致溶液中Cl－浓度降低。 知识点二　以惰性电极电解电解质溶液的规律 1．电极类型 (1)活性电极(除Pt、Au外的金属材料)：电极金属失电子，生成对应的金属阳离子，阴离子不放电。 (2)惰性电极(Au、Pt、石墨)：溶液中的阴离子失电子，生成对应的非金属单质或高价化合物。 2．阳极放电顺序 活性电极材料>S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>高价态含氧酸根>F－。 3．阴极放电顺序 Ag＋＞Hg2＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋＞Pb2＋＞Sn2＋＞Fe2＋＞Zn2＋＞Mn2＋＞较活泼金属阳离子(注意Fe3＋的顺序)。 [注意]　(1)当溶液中Zn2＋的浓度远大于水溶液中H＋的浓度时，得电子能力为Zn2＋>H＋。 (2)K＋、Na＋、Ca2＋、Mg2＋、Al3＋只在熔融状态下放电，在水溶液中不放电。 1．探究电解规律(惰性电极)，填写下列表格中的空白。 (1)电解H2O型 电解质 H2SO4 NaOH Na2SO4 阳极反应式 阴极反应式 pH变化 复原加入物质 提示：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O　4H＋＋4e－===2H2↑　减小　增大　不变　加入H2O (2)电解电解质型 电解质 HCl CuCl2 阳极反应式 阴极反应式 pH变化 — 复原加入物质 提示：2Cl－－2e－===Cl2↑　2H＋＋2e－===H2↑ Cu2＋＋2e－===Cu　增大　通入HCl　加入CuCl2 (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 pH变化 复原加入物质 提示：2Cl－－2e－===Cl2↑　2H2O－4e－===O2↑＋4H＋　2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－　2Cu2＋＋4e－===2Cu　增大　减小　通入HCl　加入CuO或CuCO3 2．Cu和稀H2SO4不反应，利用电解原理怎样实现Cu和稀H2SO4反应产生H2? 提示：Cu作阳极，C作阴极，稀H2SO4作电解质溶液，用直流电进行电解可以实现该反应。电解时，阳极发生反应：Cu－2e－===Cu2＋，阴极发生反应：2H＋＋2e－===H2↑，总反应式：Cu＋2H＋Cu2＋＋H2↑。 3．都用石墨作电极，电解熔融氯化钠和电解氯化钠溶液的反应一样吗？为什么？ 提示：不一样。石墨是惰性电极，电解过程电极本身不参与反应，熔融氯化钠中只有Na＋和Cl－，阳极Cl－发生氧化反应2Cl－－2e－===Cl2↑，阴极发生还原反应2Na＋＋2e－===2Na，总反应为2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑；氯化钠溶液中有Na＋、Cl－、H＋、OH－，Cl－失电子能力大于OH－，阳极发生氧化反应2Cl－－2e－===Cl2↑，H＋得电子能力大于Na＋，阴极发生还原反应2H＋＋2e－===H2↑，总反应为2NaCl＋2H2O2NaOH＋Cl2↑＋H2↑。 1．电解方程式的书写步骤(以石墨作电极电解CuSO4溶液为例) 第一步：明确溶液中存在的离子。阳离子：Cu2＋、H＋；阴离子：OH－、SO。 第二步：判断阴阳两极离子放电顺序。 阴极：Cu2＋>H＋；阳极：OH－>SO。 第三步：写出电极反应式和总的电解方程式。 阴极：2Cu2＋＋4e－===2Cu。 阳极：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋。 根据得失电子数相等，两极反应式相加得总的电解方程式：2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4。 2．惰性电极电解电解质溶液后要恢复原电解质溶液的浓度，需加适量的某物质时，遵循“少什么加什么，少多少加多少”的原则，所加物质可以是阴极与阳极产物的化合物。 1．用惰性电极进行电解，下列说法正确的是(　　) A．电解稀硫酸，实质上是电解水，故溶液的pH不变 B．电解稀NaOH溶液，要消耗OH－，故溶液的pH减小 C．电解Na2SO4溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1∶2 D．电解CuCl2溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1∶1 解析　D　电解水后，H＋的浓度增大，溶液的pH减小，A错误；电解NaOH溶液相当于电解水，OH－的浓度增大，溶液的pH增大，B错误；电解Na2SO4溶液相当于电解水，阴极上析出的H2和阳极上析出的O2的物质的量之比为2∶1，C错误；电解CuCl2溶液，阴极上析出的Cu和阳极上析出的Cl2的物质的量之比为1∶1，D正确。 2．下列有关用惰性电极电解AgNO3溶液一段时间后的说法，正确的是(　　) A．电解过程中阳极的质量不断增加 B．电解过程中溶液的pH不断升高 C．此时向溶液中加入适量的Ag2O固体可使溶液恢复到电解前的状况 D．电解后两极产生的气体体积比为2∶1 解析　C　用惰性电极电解AgNO3溶液，总的电解反应式为4AgNO3＋2H2O4Ag＋O2↑＋4HNO3，阴极上析出Ag，阳极上放出O2，A、D错误；由于生成HNO3，溶液的pH降低，B错误；要使溶液恢复到电解前的状况要加入的物质应是Ag2O，C正确。 3．用惰性电极电解下列电解质溶液：①硫酸；②盐酸；③NaOH溶液；④Na2SO4溶液；⑤CuCl2溶液；⑥NaCl溶液；⑦CuSO4溶液。 请依据所学知识回答下列问题： (1)阴极反应与①相同的有________(填序号，下同)，与⑤相同的有________。 (2)阳极反应与①相同的有________，与②相同的有________。 (3)写出电解下列溶液的化学方程式： ③________________________________________________________________________； ⑥________________________________________________________________________； ⑦________________________________________________________________________； (4)只有水被电解的是________(填序号，下同)，只有电解质本身被电解的是________，电解质和水都被电解的是________。 (5)电解后溶液的pH显著增大的是__________，减小的是________。 (6)欲使溶液⑥电解后复原需________，欲使电解后的⑦复原需加入________。 答案　(1)②③④⑥　⑦ (2)③④⑦　⑤⑥ (3)2H2O2H2↑＋O2↑　2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑　2CuSO4＋2H2O2H2SO4＋2Cu＋O2↑ (4)①③④　②⑤　⑥⑦ (5)②③⑥　①⑦ (6)通入HCl气体　CuO [对应学生用书P32] 1．下列关于电解池的说法错误的是(　　) A．电解池是一种将电能转化成化学能的装置 B．非自发的氧化还原反应可通过电解实现 C．电解池工作时，阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应 D．电解池放电时，电极本身不会参加电极反应 解析　D　电解池中阳极若为活泼金属，在反应中失去电子而被氧化，D错误。 2．用惰性电极进行下列电解，有关说法正确的是(　　) ①电解稀硫酸　②电解Cu(NO3)2溶液　③电解KOH溶液　④电解NaCl溶液 A．电解进行一段时间后四份溶液的pH均增大 B．反应②中电解一段时间后，向溶液中加入适量的CuO固体可使溶液恢复到电解前的情况 C．反应③中阳极消耗OH－，故溶液浓度变小 D．反应④中阴、阳两极上产物的物质的量之比为2∶1 解析　B　依据电解规律可知①为电解水型，②为放氧生酸型，③为电解水型，④为放氢生碱型，所以A、C错误；电解产物为Cu和O2，所以加氧化铜固体可恢复，B正确；阳极产生Cl2，阴极产生H2，物质的量之比为1∶1，D错误。 3．用惰性电极分别电解下列各物质的水溶液，一段时间后，向剩余电解质溶液中加入适量相应的溶质能使溶液恢复到电解前浓度的是(　　) A．AgNO3　　　　　 B．Na2SO4 C．CuCl2 D．KCl 解析　C　直接加入溶质就能使溶液恢复到电解前的浓度应属于电解溶质型，即选C；AgNO3发生的电解反应是：4AgNO3＋2H2O4Ag＋O2↑＋4HNO3，可加Ag2O或Ag2CO3；电解Na2SO4的水溶液实际电解的是水；电解KCl水溶液实际电解的是溶质和溶剂，通HCl气体能恢复原状。 4．如图所示装置进行相关电解实验，下列说法正确的是(　　) A．该装置中电子移动方向：负极→石墨1→X溶液→石墨2→正极 B．若X是Na2SO4，电解一段时间后，向U形管两端滴入酚酞，只有石墨1电极附近的溶液呈红色 C．若X是AgNO3，电解一段时间后，电解液的氧化性减弱 D．若X是NaOH，石墨2的电极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑ 解析　B　电子不能经过电解质溶液，故该装置中电子移动方向：负极→阴极(石墨1)，阳极(石墨2)→正极，A错误；若X是Na2SO4，则石墨1上的电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，石墨2上的电极反应式为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，故电解一段时间后，向U形管两端滴入酚酞，只有石墨1电极附近的溶液呈红色，B正确；若X是AgNO3，则石墨1上的电极反应式为Ag＋＋e－===Ag，石墨2上的电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，电解一段时间后，电解液由AgNO3变为HNO3和AgNO3的混合液，由于HNO3的氧化性强于AgNO3，即电解液的氧化性增强，C错误；若X是NaOH，阳极发生氧化反应，电极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，D错误。 5．根据如图所示装置回答下列问题： (1)当X为Pt，Y为Fe，Z为AgNO3时： 阳极反应式为____________________________，阴极反应式为________________，电解反应式为________________。 (2)X为Cu，Y为Fe，Z为CuSO4时： 阳极反应式为__________________，阴极反应式为______________________。 解析　电解池中与电源正极相连的是阳极(X)，与电源负极相连的是阴极(Y)。 答案　(1)2H2O－4e－===4H＋＋O2↑　4Ag＋＋4e－===4Ag　2H2O＋4AgNO34Ag＋O2↑＋4HNO3 (2)Cu－2e－===Cu2＋　Cu2＋＋2e－===Cu 学科网（北京）股份有限公司 $