4.2 第1课时 电解原理(Word讲义)-【满分思维】2026-2027学年高中化学选择性必修第一册学生用书（人教版）

第二节　电解池 第1课时　电解原理 ◆ 学习任务一　电解原理 【课前自主预习】 1.电解装置(以电解CuCl2溶液为例) (1)按图完成实验并填空 (2)电池总反应:　 。  (3)电解池中离子的定向移动:阴离子移向　　　　极,阳离子移向　　　　极。  2.电解和电解池 (1)电解:使电流通过  而在阳极、阴极引起　反应的过程。  (2)电解池:将　　　转化为　　　　的装置(也称　　　　)。  (3)电解池的构成条件 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。 [问题思考] 电解池的阴阳极与电极材料的活性是否有关? 【核心知识讲解】 1.电解原理 2.电解池阴、阳极的判断方法 【知识迁移应用】 例1 如图所示是电解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 ◆ 学习任务二　电解规律 【课前自主预习】 1.电解池电极反应式的书写 (1)常见微粒的放电顺序 阴极:Ag+>Fe3+>Cu2+>H+(酸)>Fe2+>Zn2+>H+(水)>…… 阳极:活性电极>S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根离子 [特别提醒] ①活性电极一般指Pt、Au以外的金属电极。 ②电解的离子方程式中,若参与电极反应的H+或OH-是由水电离出来的,用H2O作为反应物。 (2)电极反应式的书写方法——以惰性电极碳棒电解CuSO4溶液为例 ①辨电极:阴极与电源负极相连,阳极与电源正极相连。 ②找离子:电解质溶液中存在Cu2+、H+、S、OH-。 ③排顺序:依据常见微粒放电顺序,阴极为Cu2+>H+(水),阳极为OH-(水)>S。 ④电极式:阴极为Cu2++2e-Cu,阳极为2H2O-4e-O2↑+4H+。 ⑤总反应:依据得失电子守恒,调整各电极电极反应式的化学计量数,然后相加,标上反应条件。 化学方程式为2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4;离子方程式为2Cu2++2H2O2Cu+O2↑+4H+。 2.用惰性电极电解电解质溶液的规律 类型 实例 电极反应式和总反应 溶液pH变化 溶液复原方法 电解水型 含氧酸 H2SO4 阳极:2H2O-4e-4H++O2↑ 阴极:2H++2e-H2↑ 总反应:2H2O2H2↑+O2↑ 　　　  加　  强碱 NaOH 阳极:4OH--4e-2H2O+O2↑ 阴极:2H2O+2e-2OH-+H2↑ 总反应:2H2O2H2↑+O2↑ 　　　  活泼金属的 含氧酸盐 KNO3 阳极:2H2O-4e-4H++O2↑ 阴极:2H2O+2e-2OH-+H2↑ 总反应:2H2O2H2↑+O2↑ 　　　  电解溶质型 无氧酸 (氢氟酸 除外) HCl 阳极:2Cl--2e-Cl2↑ 阴极:2H++2e-H2↑ 总反应:2HClH2↑+Cl2↑ 　　　  通入　　　  不活泼金属 的无氧酸盐 CuCl2 阳极:2Cl--2e-Cl2↑ 阴极:Cu2++2e-Cu 总反应:CuCl2Cu+Cl2↑ — 加　　　　　  放氢生碱型 活泼金属的 无氧酸盐 NaCl 阳极:2Cl--2e-Cl2↑ 阴极:2H2O+2e-H2↑+2OH- 总反应:2NaCl+2H2OH2↑+Cl2↑+2NaOH 　　　  通入　　　　  放氧生酸型 不活泼金属 的含氧酸盐 AgNO3 阳极:2H2O-4e-4H++O2↑ 阴极:Ag++e-Ag 总反应:4AgNO3+2H2O4Ag+O2↑+4HNO3 　　　  加入　　　　  【核心知识讲解】 1.电解产物的判断方法 2.(1)电极反应式的书写步骤 (2)电解池中电极反应式书写的关键点 ①书写电解池中电极反应式时,强电解质以实际放电的离子表示,弱电解质写成化学式。 ②电极反应式的书写首先根据题干要求及信息写出反应物和生成物,然后根据“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。 ③酸性溶液中不能出现OH-,碱性溶液中不能出现H+。 ④在确保两极得失电子数目相等的情况下,阴、阳极电极反应式相加得总反应,且总反应注明条件“电解”。 3.电解池中的守恒规律 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均相等,在各极反应式中建立联系。 【知识迁移应用】 例2 如图为直流电源电解硫酸钠溶液的装置。通电后在石墨电极a和b附近分别滴加一滴石蕊溶液。下列实验现象中正确的是 (　) A.电极a附近呈红色,电极b附近呈蓝色 B.电极a附近呈蓝色,电极b附近呈红色 C.逸出气体的体积,电极a 的小于电极b的 D.一电极逸出无味气体,另一电极逸出具有刺激性气味的气体 例3 用阳极X和阴极Y电解Z的水溶液,电解一段时间后,再加入W,能使溶液恢复到电解前的状态,符合题意的一组是 (　) 组号 X Y Z W A C Fe NaCl H2O B Pt Cu CuSO4 CuSO4溶液 C C C H2SO4 H2O D Ag Fe AgNO3 AgNO3晶体 [能力拓展] 电解质溶液的复原 若要使电解后的溶液恢复到原状态,应遵循“出什么加什么”(即一般加入阴极产物与阳极产物形成的化合物)的原则。如用惰性电极电解盐酸(足量)一段时间后,若要使溶液复原,应通入HCl气体而不能加入盐酸。再如用惰性电极电解CuSO4溶液,要恢复原溶液的浓度,可向电解后的溶液中加入CuO,也可以加入CuCO3,但不能加入Cu(OH)2 、Cu2(OH)2CO3,因为这两种物质与生成的H2SO4反应后使水量增加。 1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。 (1)Zn+H2SO4ZnSO4+H2↑能设计成电解池 (　) (2)离子液体是一种室温熔融盐,为非水体系。由有机阳离子、Al2C和AlC构成的离子液体作电解液时,可在钢制品上电镀铝,钢制品应接电源的正极 (　) (3)阳极不管是什么材料,电极本身都不反应 (　) (4)电解任何物质,阳极失电子总数与阴极得电子总数相等 (　) (5)电解过程中阴离子向阴极定向移动 (　) (6)用惰性电极电解盐酸、稀硫酸,H+放电,溶液的pH逐渐增大 (　) (7)电解池中电子从电源负极流向电解池阳极 (　) 2.为探究电解过程中的放电规律,某研究小组进行下列实验: 序号 阳极 材料 阴极 材料 电解质 阳极产物 阴极产物 ① 石墨 石墨 熔融NaCl Cl2 Na ② 石墨 石墨 0.1 mol·L-1 NaCl溶液 Cl2 H2 ③ 石墨 石墨 0.2 mol·L-1 CuSO4溶液 O2 Cu ④ 铜 石墨 0.2 mol·L-1 CuSO4溶液 Cu2+ Cu ⑤ 石墨 石墨 0.1 mol·L-1 CuCl2溶液 Cl2 Cu 下列说法不正确的是 (　) A.对比②⑤可知,阴极放电顺序:Cu2+>H+>Na+ B.对比③⑤可知,阳极放电顺序:Cl->OH->S C.对比③④可知,阳极是铜时,会先于溶液中的离子放电 D.对比①⑤可知,电解得到金属只能用熔融态,不能用水溶液 3.设NA代表阿伏加德罗常数的值。如图所示电路中,电极6质量增加0.64 g时,下列叙述不正确的是 (　) A.电极2上析出的气体在标准状况下的体积为224 mL B.电极3上产生的气体产物中含有的共用电子对数目为0.02NA C.忽略离子的扩散,盐桥中进入左侧AgNO3溶液中N数目为0.02NA D.为使装Na2SO4溶液的电解池恢复到电解前状态,需加入H2O的质量为0.18 g 4.某兴趣小组的同学用如图所示装置研究有关电化学的问题。当闭合该装置的电键时,观察到电流表的指针发生了偏转。请回答下列问题: (1)甲池为　　　　(填“原电池”或“电解池”),通入CH3OH一极的电极反应式为　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (2)乙池中A(石墨)电极的名称为　　　　(填“正极”“负极”“阴极”或“阳极”),乙池总反应式为　 　　　　　　　　　　　　　　。  (3)当乙池中B极质量增加5.40 g时,甲池中理论上消耗O2的体积为　　mL(标准状况下),丙池中　　(填“C”或“D”)极析出　　　g铜。  (4)若丙池中电极不变,将其溶液换成NaCl溶液,电键闭合一段时间后,甲中溶液的pH将　　　　(填“增大”“减小”或“不变”,下同);丙中溶液的pH将　　　。  学科网（北京）股份有限公司 $ 第二节　电解池 第1课时　电解原理 【新课探究】 学习任务一 课前自主预习 1.(1)阴极　还原反应　Cu2++2e-Cu　有红色物质析出　阳极　氧化反应　2Cl--2e-Cl2↑　有黄绿色气体生成　(2)CuCl2Cu+Cl2↑　(3)阳　阴 2.(1)电解质溶液(或熔融电解质)　氧化还原 (2)电能　化学能　电解槽 [问题思考] 提示:无关,电解池的阴阳极只与外接电源的正负极有关,连接外接电源正极的一极一定为阳极,连接外接电源负极的一极一定为阴极。 知识迁移应用 例1　C　[解析] 电流从电源的正极流出,因此a为正极,b为负极,则c为阳极,d为阴极。电解CuCl2溶液的电极反应分别为阳极(c电极):2Cl--2e-Cl2↑,阴极(d电极):Cu2++2e-Cu,故C项正确。 学习任务二 课前自主预习 2.减小　增大　不变　水　增大　HCl气体　CuCl2固体　增大　HCl气体　减小　Ag2O固体 知识迁移应用 例2　B　[解析] 电极a为阴极,H2O电离出的H+放电,促进H2O的电离平衡向右移动,c(OH-)增大,石蕊溶液变蓝色;电极b为阳极,H2O电离出的OH-放电,c(H+)增大,石蕊溶液变红色,A项不正确,B项正确;电极a产生H2,电极b产生O2,H2的体积是O2体积的2倍,C、D项不正确。 例3　C　[解析] A通HCl,B加CuO,C加H2O,D不需加任何物质。 【课堂评价】 1.(1)√　(2)×　(3)×　(4)√　(5)×　(6)×　(7)× [解析] (2)由有机阳离子、Al2C和AlC构成的离子液体作电解液时,可在钢制品上电镀铝,阴离子发生得电子的还原反应,钢制品应接电源的负极。 (3)阳极如果是活性电极,电极本身参加反应。 (5)电解过程中阴离子向阳极定向移动,阳离子向阴极定向移动。 (6)电解盐酸,pH变大;电解稀硫酸,实际是电解水,硫酸浓度增大,pH变小。 (7)电解池中电子从电源负极流向电解池阴极。 2.D　[解析] 根据②可知,氢离子的氧化性强于钠离子,根据⑤可知,铜离子的氧化性强于氢离子,阴极上得电子能力强(氧化性强)的离子优先放电,所以对比②⑤可知,阴极放电顺序: Cu2+>H+>Na+,故A正确;根据③可知,阳极上离子放电顺序:OH->S,根据⑤可知,阳极上离子放电顺序:Cl->OH-,所以阳极离子放电顺序:Cl->OH->S,故B正确;电解池的阳极若是活性电极,则金属电极本身失电子,发生氧化反应,对比③④可知,阳极是铜时,会先于溶液中的离子放电,故C正确;对比①⑤可知,电解得到金属不一定只能用熔融态,电解氯化铜溶液也能得到金属铜,故D错误。 3.B　[解析] 电极6质量增加,则表明电极6为阴极,b为负极,a为正极,从而得出1、3、5为阳极,2、4、6为阴极。电极6发生反应Cu2++2e-Cu,电路中通过电子的物质的量为×2=0.02 mol。电极2为阴极,发生反应2H2O+2e-2OH-+H2↑,电路中通过0.02 mol电子,则电极2析出H2的物质的量为0.01 mol,在标准状况下的体积为224 mL,A正确;电极3为阳极,发生反应2H2O-4e-O2↑+4H+,产生的气体产物为O2,物质的量为0.005 mol,含有的共用电子对数目为0.01NA,B不正确;AgNO3溶液中,电极5为阳极,发生反应Ag-e-Ag+,电路中通过0.02 mol电子时,生成0.02 mol Ag+,忽略离子的扩散,盐桥中进入左侧AgNO3溶液中N的数目为0.02NA,C正确;电解Na2SO4溶液的实质是电解水,H2O~2e-,电路中通过0.02 mol电子时,电解0.01 mol H2O,为使装Na2SO4溶液的电解池恢复到电解前状态,需加入H2O的质量为0.18 g,D正确。 4.(1)原电池　CH3OH+8OH--6e-C+6H2O (2)阴极　4AgNO3+2H2O4Ag+O2↑+4HNO3 (3)280　D　1.60 (4)减小　增大 [解析] (1)甲池为原电池,通入CH3OH的电极为负极,电极反应式为CH3OH+8OH--6e-C+6H2O。 (2)乙池中电解AgNO3溶液,其中C作阳极,Ag作阴极,总反应式为4AgNO3+2H2O4Ag+O2↑+4HNO3。 (3)根据各电极上转移的电子数相同,得n(Ag)=4n(O2)= 2n(Cu),故V(O2)=× mol×22.4 L·mol-1=0.28 L=280 mL,m(Cu)=× mol×64 g·mol-1=1.60 g。 (4)若丙中电极不变,将其溶液换成NaCl溶液,则丙中总反应2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑,溶液pH增大,而甲中总反应为2CH3OH+3O2+4KOH2K2CO3+6H2O,溶液pH减小。 学科网（北京）股份有限公司 $