4.2 第1课时 电解原理(Word学生用书)-【学霸笔记·同步精讲】2026-2027学年高中化学选择性必修第一册（人教版）

该高中化学导学案围绕电解原理展开，通过电解CuCl₂溶液的实验探究导入，从现象观察到原理分析，构建电解池概念、电极反应及产物判断等知识，形成从实验到理论的学习支架，衔接氧化还原反应与能量转化。 资料以实验探究与问题驱动为特色，通过活动设计引导学生归纳电解规律，实验装置图与流程图辅助理解，培养科学探究与实践能力，习题涵盖基础判断与真实情境应用，助力科学思维与化学观念的形成，提升学习效率。

第 1 课时　电解原理 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.了解电解的一般规律，会判断电解的产物，会书写电解的电极反应式和总反应式，形成系统分析电解池的一般思路和方法。 知识点一　电解原理 1.实验探究——电解CuCl2溶液 按下图所示装置完成实验，并填写下表。 实验现象 实验结论 与负极相连的b极上逐渐覆盖了一层　　　　　 析出 　　　　 与正极相连的a极上有刺激性气味的气体产生，能使湿润的碘化钾淀粉试纸　　　　 产生了 　　　　 2.原理分析 （1）水溶液中，CuCl2发生电离：CuCl2　　　　　　；通电前，Cu2＋、Cl－作自由运动。 （2）通电时，Cu2＋、Cl－作定向运动，即　　　　趋向a极（阳极），　　　　趋向b极（阴极）。 （3）a极（阳极）电极反应式是2Cl－－2e－Cl2↑，b极（阴极）电极反应式是　　 　　， 总反应：　　。 （4）结论：外接电源提供电能，借助电解池将还原剂（如Cl－）的电子转移给氧化剂（如Cu2＋）。 3.电解原理 接通电路后，电源、金属导线、阴极和阳极与电解质溶液形成闭合回路（如图所示）。 （1）电流方向：电源正极→金属导线→阳极→电解质溶液→阴极→金属导线→电源负极。 （2）电子、离子移动方向：在电解质溶液中，阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动；在外电路中，电子由阳极→正极，负极→阴极。 提醒：电解时，在外电路中有电子通过，而在溶液中是靠离子移动导电，即“电子不下水，离子不上岸”。 4.放电、电解和电解池 （1）放电：微粒在电极上失去/获得电子，发生氧化/还原反应的过程。 （2）电解：使电流通过电解质溶液（或熔融电解质）而在阳极、阴极引起　　　　　反应的过程。 （3）电解池（也称电解槽） 概念 将　　　　转化为　　　　的装置 电极与 反应 ①阴极：与直流电源　　　　相连的电极，发生　　　　反应。 ②阳极：与直流电源　　　　相连的电极，发生　　　　反应 构成 条件 ①直流电源；②两个电极；③电解质溶液或熔融电解质；④形成闭合回路 【教材挖掘】 　教材中指出“电化学中规定：发生氧化反应的为阳极，发生还原反应的为阴极”。根据该规则，原电池的正极是阳极还是阴极？负极呢？ 1.正误判断（正确的打“√”，错误的打“×”）。 （1）在电解池中与直流电源负极相连的电极是阴极。（　　） （2）在电解池的阳极上发生氧化反应。（　　） （3）电子从电解池的阴极通过电解质溶液流入电解池的阳极。（　　） （4）用石墨电极电解CuCl2溶液，阳极逸出的气体能够使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝。（　　） 2.关于电解池的构成，下列说法错误的是（　　） A．必须有两个电极，且电极需与电源连接 B．电解质可以是熔融状态，也可以是水溶液 C．无需形成闭合回路，只要有电源即可 D．直流电源是电解池工作的必要条件 3.如图，回答下列问题： （1）接通直流电源后，溶液中Cu2＋向　　　（填“左”或“右”）移动，左电极为　　　　　（填“阴”或“阳”）极，电极方程式为　　。 （2）检验右电极产物的方法是　　　　　，产生　　　　　的现象证明了你猜测的正确性。 （3）当左电极增重0.64 g时，从电源　　　（填“正”或“负”）极流出电子个数约为　　　，此时要想恢复电解前的状态，应加入　　　　　　　（填化学式）的质量为　　　　　。 知识点二　电解的一般规律 　电解的一般规律 用下图装置分别电解0.1 mol•L－1 NaCl溶液和0.1 mol•L－1 CuSO4溶液。 活动1　写出电解NaCl溶液时的两极电极反应式和总化学方程式，判断电解一段时间后溶液pH的变化情况。 活动2　CuSO4溶液中除了Cu2＋和S之外还有H＋和OH－，电解刚开始的过程中，S和H＋这两种离子为什么没有得到或失去电子？ 活动3　写出电解CuSO4溶液的两极反应式和总化学方程式，电解一段时间后，要使电解质溶液恢复到电解前的状态，可加入哪种物质？ 活动4　用下图装置电解CuSO4溶液。写出两极反应式。 【探究归纳】 1.电解时电极产物的判断 提醒：常见的惰性电极有石墨、Pt等。 2.电极反应式的书写 （1）电极反应式书写的一般流程（以惰性电极电解CuSO4溶液为例） （2）电极反应式书写的关键 一看 看电极材料，据实验现象（或题意描述），确定阴、阳极发生反应的离子或物质 二写 确定阴、阳极参与反应的离子或物质后，根据“阴（极）得e－阳（极）失e－”加上得失电子数目，最后根据电解质溶液酸碱性补上H＋、OH－或H2O，依据电荷守恒配平 三查 电极反应式中，弱电解质（如水）要写成化学式；两极得失电子数目要相等；总反应注明条件“电解” 1.正误判断（正确的打“√”，错误的打“×”）。 （1）不管阳极是什么材料，电极本身都不反应。（　　） （2）用铜作阳极、石墨作阴极电解CuCl2溶液时，阳极电极反应式为2Cl－－2e－Cl2↑。（　　） （3）用石墨作电极电解氯化钠和硫酸铜的混合液，最初一段时间阴极和阳极生成的物质分别是铜和氯气。（　　） （4）若把Cu＋H2SO4CuSO4＋H2↑设计成电解池，应用Cu作阳极。（　　） （5）用石墨作电极电解NaCl溶液一段时间后，加入一定量的稀盐酸即可复原。（　　） （6）用石墨作电极电解硝酸银溶液的离子方程式为4Ag＋＋2H2O4Ag＋4H＋＋O2↑。（　　） 2.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pH不变 B．电解稀NaOH溶液，要消耗OH－，故溶液pH减小 C．电解Na2SO4溶液，在阴极上和阳极上生成气体产物的物质的量之比为1∶2 D．电解氯化铜溶液，在阴极上和阳极上生成产物的物质的量之比为1∶1 3.（2026•湖北武汉三中月考）利用可再生能源，实现N2直接制备HNO3，其原理示意图如下。 下列说法错误的是（　　） A．H＋由左室向右室迁移 B．该装置工作时，右室溶液的pH几乎不变 C．电极a应为对N2具有良好吸附性的惰性电极 D．电极a表面的电极反应式有N2－10e－＋12OH－2N＋6H2O 4.（2026•福建漳州第三中学高二月考）在稀硫酸中分别以Pt、Cu为电极，利用电催化可将CO2同时转化为多种燃料，其原理如图所示。 CO2在铜电极被还原为多种燃料，则与Pt电极相连的是电源的　　　　极，写出CO2催化还原成CH4的电极反应式　　 　　。 1.（鲁科版改编题）下列关于电解CuCl2溶液（如图所示）的说法中，错误的是（　　） A．阴极的电极反应：Cu2＋＋2e－Cu B．阳极有黄绿色气体产生 C．电解过程中，Cl－向阳极移动 D．总反应：CuCl2Cu＋2Cl－ 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 3.Cu2O是一种半导体材料，基于绿色化学理论设计的制取Cu2O的电解池示意图如下，电解总反应为2Cu＋H2OCu2O＋H2↑。下列说法正确的是（　　） 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负极 D．当有0.1 mol电子转移时，有0.1 mol Cu2O生成 4.如图所示X是直流电源。Y池中c、d为石墨棒，Z池中e、f是质量相同的铜棒。接通电路后，发现d极附近显红色。 （1）①b为电源的　　　　（填“正”“负”“阴”或“阳”，下同）极； ②Z池中e为　　　　极； ③连接Y、Z池线路，电子流动的方向是d　　　　（填“→”或“←”）e。 （2）①写出c极的电极反应式：　　 　　； ②写出Y池中总反应的化学方程式：　　 　　； ③写出e极的电极反应式：　　 　　。 完成课后作业　第四章　第二节　第1课时 答案 第1课时　电解原理 知识点一　 1.红色物质　金属铜　变蓝　氯气　2.（1）Cu2＋＋2Cl－　 （2）Cl－　Cu2＋　（3）Cu2＋＋2e－Cu　Cu2＋＋2Cl－Cu＋Cl2↑　4.（2）氧化还原　（3）电能　化学能　负极　还原　正极　氧化 教材挖掘 　提示：原电池的正极发生还原反应，为阴极；负极发生氧化反应，为阳极。 对点训练 1.（1）√　（2）√　（3）×　（4）√ 2.C　必须有两个电极，且电极需与电源连接，A不选；电解质可以是熔融状态，也可以是水溶液，能电离成自由移动的离子，在电极上发生氧化还原反应，B不选；闭合回路是电流导通和反应发生的必要条件，仅有电源无法驱动电解，C选；直流电源是电解池工作的必要条件，D不选。 3.（1）左　阴　Cu2＋＋2e－Cu （2）湿润的碘化钾淀粉试纸靠近右管口　试纸变蓝 （3）负　0.02NA　CuCl2　1.35 g 解析：（3）当左电极增重0.64 g即物质的量为0.01 mol时，根据Cu2＋＋2e－Cu，则转移0.02 mol电子即从电源负极流出电子个数约为0.02NA，阴极得到铜单质，阳极得到氯气，此时要想恢复电解前的状态，应加入CuCl2的质量为0.01 mol×135 g•mol－1=1.35 g。 知识点二　 探究活动 活动1　提示：阳极反应式：2Cl－－2e－Cl2↑，阴极反应式：2H2O＋2e－H2↑＋2OH－。电解总化学方程式：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，电解一段时间后，溶液的pH增大。 活动2　提示：电解时，溶液中离子的放电先后顺序与离子的氧化性或还原性有关，氧化性强的阳离子先得电子被还原，还原性强的阴离子先失电子被氧化。Cu2＋比H＋更容易得电子，而OH－比S更容易失电子。 活动3　提示：阳极反应式：2H2O－4e－O2↑＋4H＋，阴极反应式：Cu2＋＋2e－Cu。 电解总化学方程式：2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4，加入CuO、CuCO3等可恢复到电解前的状态。 活动4　提示：阳极反应式：Cu－2e－Cu2＋，阴极反应式：Cu2＋＋2e－Cu。 对点训练 1.（1）×　（2）×　（3）√　（4）√　（5）×　（6）√ 2.D　A项，电解稀硫酸时，实质上是电解水，溶剂的质量减少，溶质的质量不变，所以溶液的浓度增大，氢离子的浓度增大，溶液的pH变小，错误；B项，电解稀氢氧化钠溶液时，实质上是电解水，溶剂的质量减少，溶质的质量不变，所以溶液的浓度增大，氢氧根离子的浓度增大，溶液的pH变大，错误；C项，电解硫酸钠溶液时，实质上是电解水，阴极上得电子生成氢气，阳极上失电子生成氧气，根据得失电子守恒，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为2∶1，错误；D项，电解氯化铜溶液时，阴极上铜离子得电子生成铜，阳极上氯离子失电子生成氯气，根据得失电子守恒，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1∶1，正确。 3.D　电极b为阴极，H＋由电极a（阳极）向电极b（阴极）迁移，A正确；H2O在电极b得到电子生成H2，电极方程式为2H2O＋2e－H2↑＋2OH－，转移1 mol e－时，电极b表面生成1 mol OH－，同时1 mol H＋通过质子交换膜迁移到右室，故溶液pH几乎不变，B正确；因为N2难溶于水，所以电极a应具有好的吸附性；电极a作阳极且不放电，因此应为惰性电极，C正确；该装置直接制备HNO3，N2在电极a上失去电子生成N，左室溶液应为酸性溶液：N2－10e－＋6H2O2N＋12H＋，D错误。 4.正　CO2＋8H＋＋8e－CH4＋2H2O 解析：由题干电解装置图可知，Cu电极上将CO2转化为CO、C2H4、CH3OH、CH4等，碳的化合价降低被还原，该电极为阴极，则Pt电极为阳极，CO2在铜电极被还原为多种燃料，则与Pt电极相连的是电源的正极，根据电解质为稀硫酸，故CO2催化还原成CH4的电极反应式为CO2＋8H＋＋8e－CH4＋2H2O。 【随堂演练】 1.D　阳极发生氧化反应：2Cl－－2e－Cl2↑，故阳极有黄绿色气体产生，B项正确；阴极发生还原反应：Cu2＋＋2e－Cu，A项正确；溶液中Cl－向阳极移动，C项正确；电解总反应：Cu2＋＋2Cl－Cu＋Cl2↑，D项错误。 2.C　电解过程中阴极银离子放电，生成单质Ag，则阴极质量增加，A错误；由4AgNO3＋2H2O4Ag＋O2↑＋4HNO3，生成硝酸，溶液的酸性增强，pH不断降低，B错误；由电解反应可知，从溶液中析出单质Ag和氧气，则可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，C正确；电解时只有阳极生成氧气，D错误。 3.A　由总反应方程式可知，Cu作阳极，所以石墨作阴极，则石墨上有氢气产生，A正确；铜电极作阳极，发生氧化反应，B错误；铜电极与电源的正极相连，C错误；Cu的化合价由0价升高到＋1价，当有0.1 mol电子转移时，参加反应的Cu的物质的量是0.1 mol，根据Cu元素守恒，所以生成Cu2O的物质的量是0.05 mol，D错误。 4.（1）①负　②阳　③←　（2）①2Cl－－2e－Cl2↑　 ②2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑　③Cu－2e－Cu2＋ 解析：d极附近显红色，说明d为阴极，电极反应为2H2O＋2e－2OH－＋H2↑，c为阳极，电极反应为2Cl－－2e－Cl2↑，Y池电解NaCl溶液的化学方程式为2NaCl＋2H2O2NaOH＋Cl2↑＋H2↑；直流电源中a为正极，b为负极，Z池中f为阴极，e为阳极，电极反应分别为Cu2＋＋2e－Cu、Cu－2e－Cu2＋，电子流动方向为e→d。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $