4.2.1 电解原理 课件-2026-2027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内容，涵盖电解原理、构成条件、电极反应及电解规律，通过回顾原电池知识衔接，结合实验4-2（电解CuCl₂溶液）现象观察与分析，搭建从原电池到电解池的学习支架。 其亮点在于以实验探究为基础，通过现象分析、离子迁移及放电顺序推导培养科学探究与实践能力，对比原电池与电解池表格强化科学思维，口诀与分类总结深化化学观念。学生能提升实验分析与知识迁移能力，教师可依托系统资源高效教学。

第四章 化学反应与电能 第二节 电解池 第1课时 电解原理 2 Zn Cu CuCl2溶液 (1)两个活性不同的电极 (2)电解质溶液(一般与活泼性强的电极能发生氧化还原反应) (3)形成闭合回路 (4)自发进行的氧化还原反应 1、构成原电池的条件是什么? 负极： 正极： 电池总反应： Zn – 2e- = Zn2+ Cu2+ ＋ 2e- = Cu Zn+Cu2+ = Zn2++Cu 2、原电池的电极反应式? 3、原电池中的能量转化方式是什么？ 化学能转化成电能 知识回顾 3 探究实验4—2 【实验现象】： 实验分析： 通电前：分析电解质溶液中的离子情况 阳离子：H+、Cu2+ 阴离子：OH-、Cl- 做无规则运动 通电后：（必须直流电） 阴离子(Cl-)向阳极(与直流电源的正极相连)迁移。 阳离子(Cu2+)向阴极(与直流电源的负极相连)迁移。 6 碳棒上有一层红色的物质析出。 阴极： Cu2++ 2e-=2Cu 有气泡，湿润KI-淀 粉试纸变蓝，气体有刺激性气味 。 阳极： 2Cl--2 e- =Cl2↑ 发生氧化反应(失电子) 发生还原反应(得电子) 1.电解： 使直流电通过电解质溶液（或熔融电解质），而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程。 2.电解池： 将电能转变为化学能的装置（也叫电解槽）。 一、电解原理 3.电解池的形成条件： （1）直流电源； （2）两个电极（阴、阳极）。通常用惰性电极（如Pt、Au、石墨），也可根据需要采用活性电极； （3）要有电解质溶液（或熔融电解质）； （4）构成闭合回路。 （简记为：两极一液一回路一电源） 8 C C CuCl2溶液 ＋ － 阳极 阴极 e- e- Cl- OH- Cu2+H+ Cu2++2e-=Cu （还原反应） 2Cl-－2e- =Cl2↑ （氧化反应） e- e- 电子：从电源的负极流出，沿导线流入电解池的阴极。 电子：从电解池的阳极流出，沿导线流回电源的正极。 【电解原理探究】 溶液的导电过程就是阴、阳离子在两极发生氧化还原的过程，属于化学变化，使电能转变为化学能。 【实质】 4.阴、阳极的认知 （1）与电源负极相连接； （2）电子流入(电流流出)； （3）溶液中的阳离子流入； （4）阳离子得、低、还。 阴 极 （1）与电源正极相连接； （2）电子流出(电流流入)； （3）溶液中阴离子流入； （4）阴离子失、高、氧。 阳 极 正阳氧 负阴还 5.工作原理： 电子： 离子： 电流： C C CuCl2溶液 ＋ － 阳极 阴极 e- e- Cl- OH- Cu2+H+ e- e- （1）粒子流向： 阴移阳，阳移阴（阴阳移）； 与阳离子同向，与电子、阴离子反向。 负移阴，阳移正； （2）反应： ①阴极：氧剂（阳离子）得低还。 如：Cu2++2e-=Cu ②阳极：还剂（阴离子）失高氧。 如：2Cl- - 2e-=Cl2 ↑ ③总反应： CuCl2 === Cu + Cl2 ↑ 电解 电解 Cu2++2Cl-===Cu+ Cl2 ↑ 思考与交流： 阴极为什么是Cu2+最终放电，而不是H+ ，你的理由是什么？阳极呢？（从离子得、失电子的能力分析） Cu2+ 氧化性比H+ 强，更容易得电子。 Cl- 还原性比OH- 强，更容易失电子。 13 （1）阴极——阳离子放电（得电子）能力顺序： （2）阳极——阴离子放电（失电子）能力顺序： 6.阴阳离子的放电能力顺序： K+<Ca2+<Na+<Mg2+<Al3+<H+(水的)<Zn2+<Fe2+ <Sn2+<Pb2+<H+ (酸的)<Cu2+<Fe3+<Hg+<Ag+<… 金属单质（除去惰性金属）> S2-> SO32- > I- > Br- > Cl- >OH->最高价含氧酸根(CO32- 、SO42- 、PO42- 等)>F- 14 二、电解规律 （一）用惰性电极进行电解——电极本身不变。 ①强碱：NaOH、KOH、Ba(OH)2溶液等。 ②含氧酸：H2SO4溶液等。 ③活泼金属含氧酸盐（可溶）：Na2SO4、NaHSO4、 K2CO3溶液等。 ④活泼金属氟化物：NaF、KF（还有HF）溶液等。 （2）要求： （3）类别： 1、电解水型 溶质的阳离子放电能力≤水的H+ 阴离子的放电能力≤水的OH- 溶质不变，仅起增强导电作用，被电解的是溶剂水。 （1）特点： 电极反应和总反应 浓度 PH 复原 强碱 如KOH 溶液 含氧酸 如H2SO4 溶液 活泼金属含氧酸盐如Na2CO3 溶液 阴： 阳： 4OH--4e-= O2 ↑+2H2O 2H2O===O2 ↑+2 H2 ↑ 电解 4H++4e-=2H2 ↑ 2H2O-4e-=O2 ↑+4H+ 总： 2H2O===O2 ↑+2 H2 ↑ 电解 增大 （若长时间电解达饱和后浓度不变，再电解会析晶） 增大 减小 同左 加水 同左 加水 加水 4H2O+4e-=2H2 ↑+4OH- 阴： 阳： 阴： 阳： 4H2O+4e-=2H2 ↑+4OH- 2H2O-4e-=O2 ↑+4H+ 总： 总： 2H2O===O2 ↑+2 H2 ↑ 电解 练习1：填表： 增大 （若长时间电解达饱和后浓度不变，再电解会析晶） 2、电解溶质型 ①无氧酸：如HCl、HBr等。 ②不活泼金属的无氧酸盐（可溶）： 如CuCl2、 CuBr2等。 （2）要求： （3）类别： 溶质的阳离子放电能力≥水的H+ 阴离子的放电能力＞水的OH- 溶质被电解，溶剂不变。 （1）特点： 17 电极反应和总反应 浓度 PH 复原 不活泼金属的无氧酸盐 如CuCl2 溶液 无氧酸如HCl 溶液 减小 减小 增大 增大 （理论派） 或减小（实践派考虑Cl2和水反应） 加 CuCl2 通HCl 气体 阴： 阳： 总： 阴： 阳： 总： Cu2++2e-=Cu 2Cl- - 2e-=Cl2 ↑ 2Cl- - 2e-=Cl2 ↑ 电解 Cu2++2Cl-===Cu+ Cl2 ↑ 电解 2H++2Cl-=== H2↑ + Cl2 ↑ 或：CuCl2 === Cu + Cl2 ↑ 电解 2HCl === H2↑ + Cl2 ↑ 电解 2H++2e- =H2↑ 练习2：填表： 3、放氢生碱和非单型 活泼金属的无氧酸盐（可溶）： 如NaCl、MgCl2 、AlCl3、 KBr、Na2S等。 （2）要求： （3）类别： 溶质的阳离子放电能力＜水的H+ 阴离子的放电能力＞水的OH- 溶质和水均参与电解。即： 溶质的阴离子放电，阳离子留下； 水的H+放电生成H2，OH-留下。 （1）特点： 电极反应和总反应 PH 复原 活泼金属无氧酸盐 如NaCl 溶液 MgBr2 溶液 阴： 阳： 总： 阴： 阳： 总： 2Cl--2e-= Cl2 ↑ 2Cl- +2H2O===H2 ↑+Cl2 ↑+2OH- 电解 2H2O+2e-=H2 ↑+2OH- 2NaCl +2H2O===H2 ↑+Cl2 ↑+2NaOH 电解 2Br--2e-= Br2 2H2O+2e-+Mg2+ =H2 ↑+Mg(OH)2↓ Mg2+ +2Br- +2H2O===H2 ↑+Br2 +Mg(OH)2↓ 电解 MgBr2 +2H2O===H2 ↑+Br2 +Mg(OH)2↓ 电解 增大 通入HCl 气体 练习3：填表： 不要求 不要求 4、放氧生酸和金单型 不活泼金属的含氧酸盐（可溶）： 如CuSO4 、AgNO3、Cu(NO3)2等。 （2）要求： （3）类别： 溶质的阳离子放电能力＞水的H+ 阴离子的放电能力＜水的OH- （1）特点： 溶质和水均参与电解。即： 让溶质的阳离子放电，阴离子留下； 水的OH-放电生成O2，H+留下。 电极反应和总反应 PH 复原 CuSO4 溶液 AgNO3 溶液 阴： 阳： 总： 阴： 阳： 总： 2Cu2+ +2H2O===O2 ↑+2Cu+4H+ 电解 2CuSO4 +2H2O===O2 ↑+2Cu+2H2SO4 电解 4Ag+ +2H2O===O2 ↑+4Ag +4H+ 电解 减 小 加CuO、CuCO3而不能加Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3 减 小 加Ag2O 2Cu2++4e-=2Cu 2H2O-4e-=O2 ↑+4H+ 4Ag++4e-=4Ag 2H2O-4e-=O2 ↑+4H+ 4AgNO3 +2H2O===O2 ↑+4Ag+4HNO3 电解 练习4：填表： （二）用活性金属进行电解——阳极活性金属失电子溶解，阴极不变。 Cu Cu 1、用Cu电极电解Na2SO4溶液： 2、用Fe电极电解NaOH溶液 阴： 阳： Cu- 2e- =Cu2+ 2H2O+2e-=H2 ↑+2OH- 总：Cu +2H2O === H2 ↑+Cu(OH)2 电解 阴： 阳： Fe- 2e- =Fe2+ 2H2O+2e-=H2 ↑+2OH- 总：Fe +2H2O === H2 ↑+Fe(OH)2 电解 Na2SO4或NaOH仅起增强导电性作用 *Fe(OH)2 随后还可在空气中被氧化成Fe(OH)3 阳极 阴极 装置 原电池 电解池 实例     原理     形成条件     电极名称     电子流向 （不下水）     离子流向        电极反应       总反应       两极发生氧化还原反应，形成电流 电流引起两极发生氧化还原反应 两电极、电解质溶液或熔融体、闭合回路、自发的氧化还原反应 两电极、电解质溶液或熔融态、闭合回路、直流电源 负极：流出电子，还原剂失高氧 正极：流入电子，氧化剂得低还 阳极：接电源正极，流出电子（失高氧） 阴极：接电源负极，流入电子（得低还） 负极 → 正极 电源负极→阴极，阳极→电源正极 正正移，负负移 阴阳移或阳阴移 负极：Zn - 2e- =Zn2+（还剂失高氧） 正极：Cu2+ + 2e- =Cu（氧剂得低还） 阳极：2 CI- - 2e- = CI2 ↑(失高氧) 阴极: 2H2O+ 2e- =H2↑+2OH-(得低还) 化学能→ 电能 电能→化学能 自发的氧化还原反应 Zn + Cu2+ = Cu+Zn2+ 应用 往往是不自发的氧化还原反应 2CI- +2H2O === CI2 ↑+H2↑+2OH- 电解 ①加快反应速率 ②比较金属的活泼性 ①氯碱工业：电解饱和食盐水 ②电镀、电精炼、电冶金 24 【练一练】若CuSO4长时间电解，其电极反应和电解总反应如何？PH如何变化？ 阴： 阳： 总： 先有：2Cu2+ +2H2O===O2 ↑+2Cu+4H+ 电解 先有：2Cu2++4e-=2Cu 或4OH--4e-= O2 ↑+2H2O 随后：4H++4e- =2H2↑ 随后：2H2O===O2 ↑+2 H2 ↑——电解硫酸溶液 电解 PH减小 PH 时间 t 小试牛刀： 1.分析下图，哪个是原电池 ( ) ，哪个是电解池( ) 。 ①③⑤ ⑥⑦ 161110 装置 原电池 电解池 实例     原理     形成条件     电极名称     电子流向 （不下水）     离子流向        电极反应       总反应       两极发生氧化还原反应，形成电流 电流引起两极发生氧化还原反应 两电极、电解质溶液或熔融体、闭合回路、自发的氧化还原反应 两电极、电解质溶液或熔融态、闭合回路、直流电源 负极：流出电子，还原剂失高氧 正极：流入电子，氧化剂得低还 阳极：接电源正极，流出电子（失高氧） 阴极：接电源负极，流入电子（得低还） 负极 → 正极 电源负极→阴极，阳极→电源正极 正正移，负负移 阴阳移或阳阴移 负极：Zn - 2e- =Zn2+（还剂失高氧） 正极：2H+ + 2e- =H2↑（氧剂得低还） 阳极：2 CI- - 2e- = CI2 ↑(失高氧) 阴极: 2H2O+ 2e- =H2↑+2OH-(得低还) 化学能→ 电能 电能→化学能 自发的氧化还原反应 Zn + 2 H+ = H2↑+Zn2+ 能量转化 往往是不自发的氧化还原反应 2CI- +2H2O === CI2 ↑+H2↑+2OH- 电解 27 $