第1章 第3节 第1课时 电解的原理-【优学精讲】2026-2027学年高中化学选择性必修一同步教参（人教版·不定项）

本讲义聚焦电解的原理与规律核心知识点，从电解熔融氯化钠实验切入，构建电解池概念（含构成条件、工作原理），再通过电极放电顺序、电解类型及守恒规律形成系统认知支架。 特色在于实验探究与逻辑建构结合，通过分析离子移动和电极反应培养科学思维，表格归纳电解规律强化模型认知，例题与练习题助力知识应用，课中辅助教师教学，课后帮助学生查漏补缺。

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.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．了解在电解过程中离子的放电顺序与氧化性、还原性的关系，并能用电极反应和总反应进行表征。 3．形成系统分析电解池的思维模型，能初步设计简单的电解池。 知识点一　电解的原理 1．电解熔融氯化钠的实验探究 (1)实验现象 通电后，石墨电极周围有气体产生，铁片上生成银白色金属。 (2)实验分析 ①通电前，熔融氯化钠中存在的微粒有Na＋、Cl－，这些微粒做无规则(或自由)运动。 ②通电后，离子移动的方向：Cl－向石墨电极移动，Na＋向铁电极移动。 ③电极上发生的反应 铁电极：2Na＋＋2e－===2Na，发生还原反应。 石墨电极：2Cl－－2e－===Cl2↑，发生氧化反应。 (3)实验结论 熔融氯化钠在直流电作用下发生氧化还原反应，分解生成Na和Cl2，总反应为2NaCl2Na＋Cl2↑。 2．电解 3．电解池 (1)电解池 ①定义：将电能转化为化学能的装置。 ②构成条件：直流电源、固体电极材料以及电解质溶液或熔融电解质组成的闭合回路。 (2)工作原理 　 活性电极和惰性电极 惰性电极是指本身还原性很弱，不易发生反应的电极，而活性电极(还原性较强的材料)是相对惰性电极来说的。活性电极指金属活动性顺序中除Pt、Au以外的金属，惰性电极指石墨、铂(Pt)、金(Au)等。 (1)某些不能自发进行的氧化还原反应，通过电解可以实现(　　) (2)电解池的两个电极必须是两个活动性不同的电极(　　) (3)在电解池中与直流电源负极相连的电极是阴极(　　) (4)在电解池中，电子从阳极流入电源正极(　　) (5)电子从电解池的阴极通过电解质溶液流入电解池的阳极(　　) 答案：(1)√　(2)×　 (3)√　(4)√　(5)× 　 电解池阴极和阳极的判断依据 1．(2026·济南高二月考)下列有关原电池和电解池的叙述正确的是(　　) A．负极和阴极均有电子流出 B．能量的转化形式相同 C．在负极和阳极上均发生氧化反应 D．电解质溶液中移向正极和阳极的离子种类相同 解析：选C。原电池中负极失电子，电解池中阳极失电子，A错误；原电池将化学能转化为电能，电解池将电能转化为化学能，B错误；原电池中负极发生氧化反应，电解池中的阳极发生氧化反应，C正确；原电池的电解质溶液中的阳离子移向正极，电解池的电解质溶液中的阳离子移向阴极，D错误。 2．某同学将电解池工作时电子、离子的移动方向及电极种类等信息表示在下图中，下列有关分析完全正确的是(　　) 选项 A B C D a电极 阳极 阴极 阳极 阴极 d电极 正极 正极 负极 负极 Q离子 阳离子 阳离子 阴离子 阴离子 解析：选B。根据题图可知，该装置有外接电源，为电解池；根据电子移向可知，c电极是电源的负极，d电极是电源的正极，a电极是电解池的阴极，b电极是电解池的阳极；电解时，电解质溶液中的阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动，故Q离子是阳离子，P离子是阴离子，故B正确。 3．如下图所示是电解稀盐酸的装置，c、d均为石墨电极。 (1)a电极为________，b电极为________。 (2)c电极为________，电极反应式为____________________________，发生________反应；d电极为________，电极反应式为______________________，发生__________________________反应。 (3)电解过程中，氢离子向______(填“c”或“d”，下同)电极移动，氯离子向________电极移动；电解总反应为____________________________。 答案：(1)正极　负极　(2)阳极　2Cl－－2e－===Cl2↑　氧化　阴极　2H＋＋2e－===H2↑　还原 (3)d　c　2HClH2↑＋Cl2↑ 知识点二　电解的规律 1．电极放电规律 (1)阴极：无论是惰性电极还是活性电极都不参与电极反应，发生反应的是溶液中的阳离子。阳离子放电顺序：Ag＋>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H＋(酸)>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H＋(水)>Al3+>Mg2+>Na＋>Ca2+>K＋。 (2)阳极：溶液中还原性强的阴离子失去电子被氧化，或者电极材料本身失去电子被氧化而溶解。放电顺序：活泼金属阳极>S2->I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根离子>F－。 2．电解及复原规律 用惰性电极电解下列酸、碱、盐溶液。 (1)电解水型 电解质 H2SO4 NaOH Na2SO4 阳极 反应式 2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ 4OH－－4e－===O2↑＋2H2O 4OH－－4e－===O2↑＋2H2O 阴极 反应式 4H＋＋4e－===2H2↑ 4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－ 4H＋＋4e－===2H2↑ 电解总 反应(化 学方程 式) 2H2O2H2↑＋O2↑ 续　表 电解质 H2SO4 NaOH Na2SO4 pH变化 减小 增大 不变 复原加 入物质 H2O (2)电解电解质型 电解质 HCl CuCl2 阳极 反应式 2Cl－－2e－===Cl2↑ 阴极 反应式 2H＋＋2e－===H2↑ Cu2+＋2e－===Cu 电解总 反应(化 学方程 式) 2HClH2↑＋Cl2↑ CuCl2Cu＋Cl2↑ pH变化 增大 — 复原加 入物质 HCl CuCl2 (3)电解电解质和水型 电解质 NaCl CuSO4 阳极 反应式 2Cl－－2e－===Cl2↑ 4OH－－4e－===O2↑＋2H2O 阴极 反应式 2H＋＋2e－===H2↑ 2Cu2+＋4e－===2Cu 电解总 反应 (化学 方程式) 2NaCl＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2NaOH 2CuSO4＋2H2OO2↑＋2Cu＋2H2SO4 pH变化 增大 减小 复原加 入物质 HCl CuO或CuCO3 　 电解后溶液的复原，将从溶液中放出的气体和生成的沉淀按照原子个数比组成具体物质，再加入溶液即可。遵循“少什么加什么，少多少加多少”的原则。 　用石墨棒作为电极，在Na＋、Cu2+、Cl－、SO中选出适当离子组成电解质，电解其溶液，写出符合条件的一种电解质的化学式及pH的变化情况。 (1)当阴极放出H2，阳极放出O2时，电解质是____________，pH____________。 (2)当阴极析出金属，阳极放出O2时，电解质是____________，pH____________。 (3)当阴极放出H2，阳极放出Cl2时，电解质是____________，pH____________。 解析：用惰性电极电解电解质溶液的类型有电解水型、电解电解质型、放氢生碱型和放氧生酸型。再根据阴阳离子在电极的放电顺序判断。 (1)阴极有H2生成，阳极有O2生成，实质为电解水，故电解质是活泼金属的含氧酸盐，即Na2SO4，pH不变。 (2)实质为放氧生酸型，即电解质为不活泼金属的含氧酸盐，即CuSO4，pH变小。 (3)实质为放氢生碱型，即电解质为活泼金属的无氧酸盐，即NaCl，pH变大。 答案：(1)Na2SO4　不变　(2)CuSO4　变小　(3)NaCl　变大 3．电解池中的守恒规律 (1)基本原理 根据电子转移守恒，同一电路中各电极转移的电子数相等。 (2)解题方法 ①写出各极的电极反应式(多种物质放电，按照放电顺序书写各个电极反应式)。 ②同一电路中转移的电子数是相等的，利用电子守恒使各电极得失电子数均相等，在各极反应式中建立联系。 1．用惰性电极电解下列各组中的三种溶液，在电解过程中，溶液的pH变化依次为减小、不变、增大的是(　　) A．HCl(aq)、HNO3(aq)、K2SO4(aq) B．AgNO3(aq)、NaCl(aq)、Cu(NO3)2(aq) C．CaCl2(aq)、KOH(aq)、NaNO3(aq) D．CuSO4(aq)、Na2SO4(aq)、KCl(aq) 解析：选D。电解HCl溶液生成氯气和氢气，电解HNO3溶液生成氢气和氧气，电解K2SO4溶液生成氢气和氧气，电解过程中三种溶液的pH变化依次为增大、减小、不变，A项不符合题意；电解AgNO3溶液生成硝酸、银和氧气，电解NaCl溶液生成氢气、氯气和氢氧化钠，电解Cu(NO3)2溶液生成铜、硝酸和氧气，电解过程中三种溶液的pH变化依次为减小、增大、减小，B项不符合题意；电解CaCl2溶液生成氢氧化钙、氯气和氢气，电解KOH溶液生成氢气和氧气，电解NaNO3溶液生成氢气和氧气，电解过程中三种溶液的pH变化依次为增大、增大、不变，C项不符合题意；电解CuSO4溶液生成铜、氧气和H2SO4，电解Na2SO4溶液生成氢气和氧气，电解KCl溶液生成氢气、氯气和氢氧化钾，电解过程中三种溶液的pH变化依次为减小、不变、增大，D项符合题意。 2．(2026·德州高二统测)用惰性电极电解足量的Cu(NO3)2溶液，下列说法不正确的是(　　) A．阴极发生的电极反应为Cu2+＋2e－===Cu B．阳极发生的电极反应为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ C．恰好电解完时，加入一定量的Cu(NO3)2可恢复到原浓度 D．若有6.4 g金属Cu析出，放出的O2的物质的量为0.05 mol 解析：选C。阴极上，Cu2+得到电子，生成Cu，电极反应为Cu2+＋2e－===Cu，故A正确；阳极上，OH－失去电子生成O2和H2O，电极反应为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，故B正确；电解Cu(NO3)2溶液的化学方程式为2Cu(NO3)2＋2H2O2Cu＋O2↑＋4HNO3，恰好电解完时，加入一定量的CuO可恢复到原来的浓度，故C错误；若有6.4 g(即0.1 mol)Cu析出，转移电子的物质的量是0.2 mol，则放出的O2的物质的量为0.05 mol，故D正确。 3．按要求书写有关的电极反应式及总反应式。 (1)用惰性电极电解CuBr2溶液 阳极反应式：_____________________________________________； 阴极反应式：_____________________________________________； 总反应离子方程式：______________________________________。 (2)用铁(Fe)电极电解盐酸 阳极反应式：____________________________________________； 阴极反应式：____________________________________________； 总反应离子方程式：______________________________________。 (3)用惰性电极电解MgCl2溶液 阳极反应式：_______________________________________； 阴极反应式：_______________________________________； 总反应离子方程式：____________________________________。 答案：(1)2Br－－2e－===Br2　Cu2+＋2e－===Cu Cu2+＋2Br－Cu＋Br2 (2)Fe－2e－===Fe2+　2H＋＋2e－===H2↑ Fe＋2H＋Fe2+＋H2↑ (3)2Cl－－2e－===Cl2↑　2H＋＋2e－===H2↑ Mg2+＋2Cl－＋2H2OMg(OH)2↓＋H2↑＋Cl2↑ 　 电极反应式及电解总方程式的书写步骤 [以用惰性电极电解Cu(NO3)2溶液为例] 1．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 答案：C 2．下列各组中，每种电解质溶液电解时只生成氢气和氧气且只需加水即可复原的是(　　) A.HCl、CuCl2、Ba(OH)2 B．NaOH、CuSO4、H2SO4 C．NaOH、H2SO4、Ba(OH)2 D．NaBr、H2SO4、Ba(OH)2 解析：选C。电解HCl、CuCl2溶液就是电解电解质本身；电解NaBr、CuSO4溶液时，电解质、水均被电解，分别属于放氢生碱型、放氧生酸型。 3．(2026·阜阳高二月考)如右图所示，两电极上发生的电极反应分别为a极：Cu2+＋2e－===Cu；b极：Fe－2e－===Fe2+。下列说法不正确的是(　　) A．电解质溶液中含有Cu2+ B．该装置是化学能转化为电能的装置 C．a、b可能是同种电极材料 D．a极上发生还原反应 解析：选B。在a极上发生反应Cu2+＋2e－===Cu，不管是原电池还是电解池，电解质溶液均可为硫酸铜溶液或硝酸铜溶液等，故A正确。该装置可能为电解池，a极发生还原反应，为阴极，b极发生氧化反应，为阳极，电解池将电能转化为化学能；该装置也可能为原电池，a极为正极，b极为负极，原电池将化学能转化为电能，故B错误。若该装置是电解池，则阴、阳极均可以为Fe电极，电解质溶液可为硫酸铜溶液，故C正确。a极上Cu2+得电子，发生还原反应，故D正确。 4．(双选)下图甲所示的电解池中，Pt电极位于所含Cu(NO3)2和AgNO3均为0.05 mol·L－1的电解液中，图乙是该电解过程中转移电子数与阴极质量的变化关系图。下列说法错误的是(　　) A．过程Ⅰ，在阴极上析出金属银 B．过程Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，溶液的pH均减小 C．过程Ⅱ，阳极上有氢气放出 D．过程Ⅱ析出固体的质量是过程Ⅰ析出固体的质量的2倍 解析：选CD。过程Ⅰ发生反应：4Ag＋＋2H2O4Ag＋O2↑＋4H＋，过程Ⅱ发生反应：2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋，过程Ⅲ发生反应：2H2O2H2↑＋O2↑。因为氧化性：Ag＋＞Cu2＋，故在阴极上Ag＋先放电，析出金属银，A项正确；过程Ⅰ、Ⅱ发生的电解反应中均有H＋生成，溶液中c(H＋)增大，pH减小，过程Ⅲ发生的电解反应是电解水，溶液中c(H＋)增大，pH减小，B项正确；过程Ⅱ中阳极的电极反应为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，C项错误；过程Ⅱ析出的Cu和过程Ⅰ析出的Ag的物质的量相同，析出Cu与Ag的质量比为64∶108，D项错误。 5．用如下图所示的装置进行电解，通电一会儿后，发现湿润的淀粉KI试纸的C端变为蓝色。 (1)E为电源的_______极，F为电源的_______极。 (2)A中发生反应的化学方程式为____________________________ _________________________________________________________ _______________。 (3)在B中观察到的现象是______________________________________ ___________________________________________________________。 (4)D端的电极反应式为______________________________________ ____________________________________________________。 答案：(1)负　正 (2)4AgNO3＋2H2O4Ag＋4HNO3＋O2↑ (3)铜电极溶解，石墨电极上有气体生成，溶液中有蓝色沉淀生成　(4)2H＋＋2e－===H2↑ 学科网（北京）股份有限公司 $