4.2.2 电解原理的应用 课后达标素养提升-【优学精讲】2026-2027学年高中化学选择性必修一同步课件（人教版）

该高中化学课件聚焦电解原理及应用，通过基础检测题（如电解饱和NaCl溶液装置判断）导入，逐步延伸至电解精炼、电镀、电解法制取物质等综合应用，构建从基础到复杂的学习支架。 其亮点在于结合电解精炼铜、电镀实验等实例，通过电极反应式书写和电子守恒分析，培养科学思维（证据推理、模型建构）与科学探究能力。学生能提升解决实际问题的能力，教师可借助多样化例题优化教学效率。

课后达标 素养提升 1 1．电解原理具有广泛的应用。下列装置不正确的是(　　) 基础检测 A．用装置甲制取Cl2和NaOH溶液 B．用装置乙在金属制品表面镀银 C．用装置丙电解精炼粗铜 D．用装置丁制取Na A 4 5 6 7 8 1 9 10 12 11 2 3 课后达标 素养提升 解析：电解饱和NaCl溶液时，饱和NaCl溶液应从阳极进入，氯气在阳极产生，且应选用阳离子交换膜，A项错误。 4 5 6 7 8 1 9 10 12 11 2 3 课后达标 素养提升 2．用含少量银和锌的粗铜作为阳极，纯铜片作为阴极，CuSO4溶液作为电解液，电解一段时间后，阳极质量减少了x g。下列说法错误的是　(　　) A．两极得失电子数相等 B．阳极溶解的金属的物质的量之和等于析出的铜的物质的量 C．若阴极质量增加b g，则b<x D．阳极质量减少的x g为溶解的锌和铜的质量 D 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 课后达标 素养提升 解析：由于粗铜中含有Zn和Ag，在电解过程中阳极先是锌失去电子，然后是铜失去电子，Ag形成阳极泥；而阴极一直是铜析出。在电解过程中，两极得失电子数相等，所以溶解的锌和铜的物质的量之和等于析出的铜的物质的量，但由于M(Zn)>M(Cu)，且还有一部分Ag形成阳极泥，因此阳极减少的质量大于阴极析出的铜的质量，即b<x。 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 课后达标 素养提升 3．(2026·渭南三贤中学高二检测)右图所示的A、B两个电解池中的电极均为铂，在A烧杯中加入0.05 mol·L-1的CuCl2溶液，B烧杯中加入0.1 mol·L-1的AgNO3溶液，进行电解。电解初期，a、b、c、d四个电极上所析出的物质的物质的量之比是(　　) A A．2∶2∶4∶1　　　　 B．1∶1∶2∶1 C．2∶1∶1∶1 D．2∶1∶2∶1 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 课后达标 素养提升 解析：由题图可知，a为阴极，铜离子得电子生成铜，电极反应为Cu2+＋2e－===Cu；b为阳极，氯离子失电子生成氯气，电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑；c为阴极，银离子得电子生成银，电极反应为Ag＋＋e－===Ag；d为阳极，水放电生成O2和H＋，电极反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋。根据得失电子守恒，电解初期，a、b、c、d四个电极上析出的四种物质的物质的量之比为2∶2∶4∶1。 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 课后达标 素养提升 C 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 课后达标 素养提升 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 课后达标 素养提升 碘化钾和碘酸钾都是强酸强碱盐，二者的水溶液都呈中性，结合电解总反应可知，电解过程中电解液的pH几乎不变，D正确。 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 课后达标 素养提升 下列判断正确的是(　　) A．若用图1装置做电镀铜实验，C1为镀件 B．若用图1装置做电解精炼铜实验，C1为精铜 C．若图2装置中C1、C2均为碳棒，铜棒上的电子流向为B→A D．若图2装置中C1、C2均为碳棒，C2极的电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑ C 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 课后达标 素养提升 解析：题图1中，C1与电源正极相连，为阳极，C2与电源负极相连，为阴极。题图2中，C1与电源正极相连，为阳极，C2与电源负极相连，为阴极；铜棒上A端为阴极，B端为阳极。若用题图1装置做电镀铜实验，则Cu为阳极、镀件为阴极，C2为阴极，故C2为镀件，A错误；若用题图1装置做电解精炼铜实验，则粗铜作阳极、纯铜作阴极，C1为阳极，故C1为粗铜，B错误；铜棒上A端为阴极，B端为阳极，电子由阳极流向阴极，即铜棒上的电子流向为B→A，C正确； 若题图2装置中C1、C2均为碳棒，C2为阴极，电极反应式为Cu2+＋2e－===Cu，D错误。 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 课后达标 素养提升 6．常温下，NCl3是一种黄色黏稠状液体，是制备新型水消毒剂ClO2的原料，可以采用如下图所示的装置制备NCl3。下列说法正确的是(　　) C 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 课后达标 素养提升 D项，电解过程中，C电极上每产生1 mol NCl3 同时有4 mol H＋生成，理论上有6 mol H＋经质子交换膜由右侧向左侧迁移，右侧溶液中c(H＋)减小，溶液pH增大，错误。 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 课后达标 素养提升 7．(2026·沧州高二统考)直接电解海水制H2的工作原理如下图所示(透气膜只允许水分子通过，Q、R电极均为惰性电极)。下列说法正确的是(　　) A．该装置工作时，能量的转化形式主要为化学能转化为电能 B．该装置工作时，R电极上发生氧化反应，失去电子 C．若外接电源为铅酸蓄电池，则Q电极应与PbO2电极相连 D．该装置工作时，每转移0.2 mol电子，此时产生气体的总体积为2.24 L(标准状况下) C 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 课后达标 素养提升 解析：由题图中OH－经过阴离子交换膜由右往左移动可知，Q电极为阳极，发生失去电子的氧化反应，电极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑；R电极为阴极，发生得到电子的还原反应，电极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑。该装置为电解池，工作时电能转化为化学能，A错误； 该装置工作时，R电极为阴极，发生还原反应，得到电子，B错误； Q电极为阳极，若外接电源为铅酸蓄电池，则Q电极应与PbO2电极(正极)相连，C正确； 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 课后达标 素养提升 结合分析可知，该装置工作时，每转移0.2 mol电子，Q电极产生0.05 mol氧气，R电极产生0.1 mol氢气，共产生0.15 mol气体，在标准状况下的总体积为3.36 L，D错误。 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 课后达标 素养提升 8．四甲基氢氧化铵(CH3)4NOH常用作电子工业清洗剂，以四甲基氯化铵(CH3)4NCl为原料，采用电渗析法合成(CH3)4NOH(M＝91 g·mol-1)，工作原理如下图(a、b为石墨电极，c、d、e为离子交换膜)。 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 课后达标 素养提升 (1)N为电源________(填“正”或“负”)极。 (2)装置中d为________(填“阳离子”或“阴离子”)交换膜，b极的电极反应式为________________________________。 正 阴离子 4OH－－4e－===O2↑＋2H2O　 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 课后达标 素养提升 解析：由题图可知，电解后，NaCl溶液浓度增大，则Cl－通过d膜从左向右移动，Na＋通过e膜从右向左移动，则b电极为阳极，与电源正极相连，a电极为阴极，与电源负极相连， d膜为阴离子交换膜，(CH3)4N＋通过c膜移向阴极生成(CH3)4NOH，所以c、e均为阳离子交换膜，阳极电极反应式为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，阴极电极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑。 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 课后达标 素养提升 (3)NaOH溶液的浓度大小关系：m________(填“>”或“<”)n。若两极共产生33.6 L气体(标准状况下)，则制备(CH3)4NOH的质量为________g。 解析：根据b极电极反应式及离子移动方向可知，浓氢氧化钠溶液进入阳极区，稀氢氧化钠溶液从阳极区出来，则NaOH溶液的浓度大小关系：m＞n。阳极反应为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，阴极反应为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，生成2 mol (CH3)4NOH时需要2 mol OH－，此时生成0.5 mol O2和1 mol H2，体积为33.6 L(标准状况下)，故若两极共产生33.6 L气体(标准状况下)，有2 mol (CH3)4NOH生成，质量为91 g·mol-1×2 mol＝182 g。 > 182 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 课后达标 素养提升 素养提升 A．a为负极，b为正极 B．Na2Cr2O7在阴极室制得 C．阳极的电极反应为2H2O＋4e－===H2↑＋2OH－ D．外电路中每通过1 mol电子，产生标准状况下16.8 L气体 D 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 课后达标 素养提升 结合阴、阳极的电极反应可知，外电路中通过 1 mol电子时，阳极产生0.25 mol O2，阴极产生0.5 mol H2，在标准状况下的体积为(0.25 mol＋0.5 mol)×22.4 L·mol-1＝16.8 L，故D正确。 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 课后达标 素养提升 10．(2026·昆明高二质检)下图是一种电解法制备高纯铬和硫酸的简单装置示意图。下列说法正确的是　(　　) A．石墨电极的电极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O B．A膜为阴离子交换膜，B膜为阳离子交换膜 C．电解过程中，甲池需要不断补充Cr2(SO4)3，丙池需要不断补充Na2SO4 D．电解过程中，导线中每通过0.3 mol电子，甲池溶液质量减少5.2 g B 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 课后达标 素养提升 解析：该装置为电解池，甲池中Cr3+得电子生成Cr，故Cr棒为阴极，a极为负极，b极为正极，石墨电极为阳极，阳极上水失电子产生氧气，电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋；甲池中硫酸根离子向乙池移动，故A膜为阴离子交换膜，丙池中生成的氢离子向乙池移动，故B膜为阳离子交换膜，A错误，B正确； 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 课后达标 素养提升 电解过程中，甲池中Cr3+得电子生成Cr，硫酸根离子移向乙池，需要不断补充Cr2(SO4)3，丙池中水失电子生成氧气且氢离子定向移动到乙池，不需要补充Na2SO4，C错误； 电解过程中，导线中每通过0.3 mol电子，甲池溶液减少0.05 mol Cr2(SO4)3，质量减少19.6 g，D错误。 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 课后达标 素养提升 11．用惰性电极电解1 L CuCl2和NaCl的混合溶液，其中c(Cl－)＝5.0 mol·L-1，一段时间后两极均收集到标准状况下67.2 L的气体。下列说法错误的是　(　　) A．原溶液中c(Na＋)＝4 mol·L-1 B．电解过程共转移7 mol电子 C．电解过程阴极共析出32 g铜 D．加入CuCl2和HCl即可复原电解质溶液 D 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 课后达标 素养提升 解析：用惰性电极电解1 L CuCl2和NaCl的混合溶液，其中c(Cl－)＝5.0 mol·L-1，Cl－的物质的量为5 mol，阳极先发生的电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，Cl－完全反应生成2.5 mol Cl2(标准状况下的体积为56 L)，阳极接着发生的电极反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，此过程产生O2的体积为67.2 L－56 L＝11.2 L，共转移7 mol电子；阴极依次发生的反应为Cu2+＋2e－===Cu、2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，阴极收集到标准状况下67.2 L(3 mol)氢气，转移6 mol电子，说明Cu2+得到了1 mol电子，n(Cu2+)＝0.5 mol，阴极共析出32 g Cu；n(Cl－)＝5.0 mol，根据电荷守恒可知n(Na＋)＝4.0 mol，原溶液中c(Na＋)＝4 mol·L-1，故A、B、C正确。 复原电解质溶液需加入CuCl2、HCl和H2O，故D错误。 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 课后达标 素养提升 12．电镀是增强金属抗腐蚀能力的一种方法。小组同学进行铁件电镀实验。 (1)将铁制镀件与直流电源的________(填“正极”或“负极”)相连，铜片与电源另一极相连，将两极平行浸入CuSO4溶液中，装置如下图所示。一段时间后，铁件表面镀上一层铜，但镀层不致密。 新情境新考法 解析：铁制镀件表面发生的反应为Cu2+＋2e－===Cu，则铁制镀件为阴极，与电源负极相连。 负极 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 课后达标 素养提升 (2)在CuSO4溶液中加入氨水制得铜氨溶液：Cu2+＋4NH3⥫⥬[Cu(NH3)4]2+　K＝2×1011。用铜氨溶液代替CuSO4溶液重复电镀实验，铁件表面均匀镀上一层致密的铜。 ①写出铁制镀件表面析出铜的电极反应式：__________________________________。 ②电镀过程中溶液中[Cu(NH3)4]2+的浓度________(填字母)。 a．减小　　　b．增大　　　c．几乎不变 [Cu(NH3)4]2+＋2e－===Cu＋4NH3　 c 解析：①铁制镀件表面发生的反应为[Cu(NH3)4]2+得到电子生成Cu，电极反应式为[Cu(NH3)4]2+＋2e－===Cu＋4NH3。 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 课后达标 素养提升 (3)工业上可用电解精炼法提纯镓，具体原理如下图所示。 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 课后达标 素养提升 已知：金属活动性强弱顺序为Zn>Ga>Fe>Cu，镓的化学性质与铝相似。 ①电解精炼镓时产生的阳极泥的主要成分是__________。 ②电解过程中阳极产生的离子迁移到阴极并在阴极析出高纯镓。请写出电解过程中阴极析出高纯镓的电极反应式：_______________________________________________________。 ③电解过程中需控制合适的电压，若电压太高，阴极会产生H2导致电解效率下降。若外电路中通过0.2 mol电子时，阴极得到3.5 g镓，则该电解装置的电解效率η＝_____(η＝生成目标产物消耗的电子数÷转移的电子总数)。 Fe、Cu [Ga(OH)4]－＋3e－===Ga＋4OH－ 75% 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 课后达标 素养提升 解析： ①电解精炼法提纯镓类比电解精炼铜，粗镓作阳极，发生失电子的氧化反应，则N极为电源正极，M极为电源负极；根据金属活动性强弱顺序为Zn>Ga>Fe>Cu可知，Zn优先失电子，然后Ga失电子，则阳极泥的主要成分为Fe、Cu。 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 课后达标 素养提升 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 课后达标 素养提升 9．(2026·菏泽高二期末)研究人员利用膜电解技术，以Na2CrO4溶液为主要原料制备Na2Cr2O7的装置如图甲所示。已知：在不同pH时Cr2O和CrO在溶液中可相互转化，Cr2O和 CrO的物质的量浓度的对数与pH的关系如图乙所示。下列叙述正确的是(　　) $