第四章 第二节 第一课时 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

第二节 电解池 第1课时 电解原理 化学反应与电能 第四章 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、形成系统分析电解池的一般思路和方法，能初步设计简单的电解池。 3、初步了解在电解过程中，粒子的放电顺序与其氧化性、还原性的关系，能解释或推测电解反应的产物，并能用电极反应和总反应进行表征。 学习目标 电源 电解池（电解槽） 直流电 电解水装置 电解水将 能转化为 能。 电 化学 将电能转化为化学能的装置叫做电解池（电解槽） 富集负电荷的一极 缺电子的一极 与电源负极相连的电极 与电源正极相连的电极 阴极 阳极 H2 O2 电解质溶液 (传导电流,形成闭合回路) 电解池的构成 写出电解水的化学方程式 。 2H2O ==== 2H2↑＋O2↑ 电解 电源 H2 O2 阴极 阳极 【思考】纯水中存在的粒子有 。 H2O ⇌H＋＋OH－ 、H＋ 、OH－ H2O H+ OH- e- e- 接通电源后，电子从电源负极流入电解池的阴极。 接通电源后，水中的离子是如何运动的？ H＋ （阳离子）向阴极迁移， OH－（阴离子）向阳极迁移。 电解池的工作原理 电源 H2 O2 阴极 阳极 H+ OH- e- e- e- e- 电解池的工作原理 阴离子和阳离子在电极上是如何变化的？ 接通外界电源后，电子从电源的负极沿导线流人电解池的阴极，经过阴、阳离子的定向运动形成内电路，再从电解池的阳极流出，并沿导线流回电源的正极。 H＋（阳离子）向阴极迁移，在阴极得到电子，发生还原反应生成H2；OH－（阴离子）向阳极迁移，在阳极失去电子，发生氧化反应，生成O2。 2H2O ==== 2H2↑＋O2↑ 电解 电源 H2 O2 阴极 阳极 H+ OH- e- e- e- e- 电解池的工作原理 阴极、阳极的判断 与电源负极相连的电极 阳离子移向的一极 发生还原反应的一极 电子流入的一极 与电源正极相连的电极 阴离子移向的一极 发生氧化反应的一极 电子流出的一极 根据外接直流电源的正负极以及离子、电子的移向和反应类型，说出阴极、阳极的判断方法。 【思考与交流】 纯水的导电性很微弱，为什么？ 为了增强水的导电能力，我们可以加入什么物质呢？ 纯水中H+、OH—浓度太小。 NaCl NaOH Na2SO4 HCl H2SO4 CuCl2 CuSO4 …… HNO3 这些物质都可以增强水溶液的导电能力，但是，它们会不会影响电解水的反应，改变反应的实质呢？ 电解质 【实验4-2】 在U形管中注入质量分数为25%CuCl2溶液，插入两根石墨棒作电极材料，把湿润的碘化钾淀粉试纸放在与直流电源正极相连的石墨棒(阳极)附近。接通直流电源，观察U形管内的现象和试纸颜色的变化。 电解CuCl2溶液 A Cu2+ Cl- Cl- 阴极 阳极 电解池的工作原理 A Cu2+ Cl- Cl- 阴极 阳极 实验现象 实验结论 电流表指针发生偏转 说明电解质溶液导电，形成 . 阴极：石墨棒 . . . 阳极： . . . . . 闭合回路 生成了金属铜 产生了氯气 实验表明，CuCl2溶液在通电条件下生成了 和 。 电解CuCl2溶液 逐渐覆盖一层红色物质 产生有刺激性气味的气体，能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝 Cu Cl2 电解池的工作原理 电解CuCl2溶液生成Cu和Cl2的原理 电解CuCl2溶液 电解池的工作原理 【思考】 （1）通电前，氯化铜溶液里主要存在哪些离子？这些离子的运动情况怎样？ （2）通电后，这些离子的运动情况有什么改变？ （3）当离子定向运动到电极表面上时，发生了什么变化？ Cu2+ 、H＋移向阴极， Cl－、 OH－移向阳极； 2Cl－ － 2e－ = Cl2↑ Cu2+ ＋ 2e－ = Cu 阳极： 阴极： CuCl2 = Cu2+ + 2Cl－， H2O ⇌H＋＋OH－ 存在Cu2+、Cl－、H＋、 OH－ 它们是自由移动的离子 通电后离子发生定向运动。 电极反应式 （还原反应） （氧化反应） 总反应方程式：CuCl2 ===== Cu + Cl2↑ 电解 电解CuCl2溶液生成Cu和Cl2的原理 电解CuCl2溶液 电解池的工作原理 【思考】什么是电解？ 使电流通过电解质溶液（熔融电解质）而在阳极、阴极引起氧化还原反应的过程叫做电解。 （电解过程可以看作外接电源提供的电能，借助电解池将还原剂的电子转移给了氧化剂） 2Cl－ － 2e－ = Cl2↑ Cu2+ ＋ 2e－ = Cu 阳极： 阴极： 总反应方程式：CuCl2 ===== Cu + Cl2↑ 电解 电极反应式 （还原反应） （氧化反应） 离子失去电子或得到电子的过程叫做放电 . 电子， 发生 反应。 阳离子在 极放电， 电子，发生 反应。阴离子在 极放电 阴 得到 还原 阳 失去 氧化 Cu2+ 、H＋移向阴极， Cl－、 OH－移向阳极； CuCl2溶液通电后离子发生定向运动。 阳极 石墨 阴极 Cl－ Cu2＋ Cu2＋ Cu2＋ Cl－ Cl－ Cl－ Cl－ Cl－ Cl－ Cl－ Cu2＋ e- e- e- e- OH－ OH－ OH－ H＋ H＋ H＋ Cu Cl2 2Cl－ － 2e－ = Cl2↑ Cu2+ ＋ 2e－ = Cu 阳极： 阴极： 【思考】 Cu2+ 、H＋移向阴极，都能得到电子变为单质，为什么Cu2+变为了单质而H＋没有变为单质？ Cu2+得到电子能力比H＋强 （Cu2+的氧化性比H＋强） 电解的微观过程 Cu2+的放电能力比H＋强 （2）通电后，这些离子的运动情况有什么改变？ Cu2+ 、H＋移向阴极， Cl－、 OH－移向阳极； 通电后离子发生定向运动。 阳极 石墨 阴极 Cl－ Cu2＋ Cu2＋ Cu2＋ Cl－ Cl－ Cl－ Cl－ Cl－ Cl－ Cl－ Cu2＋ e- e- e- e- OH－ OH－ OH－ H＋ H＋ H＋ Cu Cl2 2Cl－ － 2e－ = Cl2↑ Cu2+ ＋ 2e－ = Cu 阳极： 阴极： 【思考】 Cl－、 OH－移向阳极，都能失去电子变为单质Cl2或O2 ，为什么Cl－变为了单质Cl2而OH－没有变为单质O2 ？ Cl－失去电子能力比OH－强 （ Cl－的还原性比OH－强） Cl－的放电能力比OH－强 Cu2+的放电能力比H＋强 Cl－的放电能力比OH－强 > H+ >Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+ > Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+ 阴极：阳离子放电顺序 在水溶液中 Cu2+ Ag+ > Cu2+ Fe3+ > 电解含有AgNO3和CuNO3的混合溶液，先产生的金属单质是 ，后产生的金属单质是 。两种金属离子放电能力 > 。 结合金属活动性顺序，你能得到什么规律？ Ag Cu 【规律】在金属活动性顺序中金属的位置越靠后，金属阳离子放电能力越强。 Ag+ 只有在熔融状态下才能放电 水溶液中含H+，在水溶液中不放电 Ag Cu Fe2+ > H+ >Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+ > Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+ 阴极：阳离子放电顺序 在水溶液中 Ag+ > Cu2+ Fe3+ > 只有在熔融状态下才能放电 水溶液中含H+，在水溶液中不放电 Ag Cu Fe2+ 【思考】在阴极，阳离子放电顺序的本质是什么？ 【本质】按阳离子氧化性由强到弱顺序放电 （按阳离子得电子能力由强到弱顺序放电） 最高价（中心原子）含氧酸根离子 【预测】Cl-、Br-、I-等阴离子在阳极的放电顺序。并说出依据。 它们的还原性（失去电子的能力）依次增强，所以放电能力依次增强。 Cl- < Br- < I- 阳极： 【规律】还原性越强，放电能力越强 S2- > I- > Br- > Cl- > OH- >含氧酸根 > F- SO32- > 还原性越强，放电能力越强 阴离子放电顺序 S 放电后的产物 I2 Br2 Cl2 O2 SO42- 【惰性电极（Pt、Au、C等）本身不参加反应，只传递电子本身不失电子】 金属电极本身失去电子，发生氧化反应（阴离子不能在阳极放电） 若阳极为活性电极： 电极反应式书写 2Cl－ － 2e－ = Cl2↑ Cu2+ ＋ 2e－ = Cu 阳极： ； 阴极： ； CuCl2 ===== Cu + Cl2↑ 电解 用石墨电极电解CuCl2溶液，写出电极反应式。 总反应化学方程式： ； （还原反应） （氧化反应） Cu2+ 、H＋移向 Cl－、 OH－移向 电极反应式书写的一般思路 ①判断电极材料（只看阳极材料，若为活性电极，则电极本身失去电子，发生氧化反应） ②明确溶液中存在哪些离子及离子移动方向 ③判断阴、阳离子的放电顺序 ④根据阳极发生氧化，阴极发生还原分析得出产物 ⑤调系数使得失电子数相等，相加得总反应式 4H2O＋4e－ ＝ 2H2↑＋4OH－ 2H2O－4e－＝O2↑＋4H＋ 电极反应式书写的一般思路 ①判断电极材料（只看阳极材料，若为活性电极，则电极本身失去电子，发生氧化反应） ②明确溶液中存在哪些离子及离子移动方向 ③判断阴、阳离子的放电顺序 ④根据阳极发生氧化，阴极发生还原分析得出产物 ⑤调系数使得失电子数相等，相加得总反应式 阳极： ； 阴极： ； 用石墨电极电解水，写出电极反应式。 总反应化学方程式： ； （还原反应） （氧化反应） H＋移向 OH－移向 2H2O ==== 2H2↑＋O2↑ 电解 电极反应式书写的一般思路 ①判断电极材料（只看阳极材料，若为活性电极，则电极本身失去电子，发生氧化反应） ②明确溶液中存在哪些离子及离子移动方向 ③判断阴、阳离子的放电顺序 ④根据阳极发生氧化，阴极发生还原分析得出产物 ⑤调系数使得失电子数相等，相加得总反应式 用石墨电极电解稀硫酸，写出电极反应式。 2H2O－4e－＝O2↑＋4H＋ 阳极： ； 阴极： ； 总反应化学方程式： ； （还原反应） （氧化反应） H＋移向 SO42-、OH－移向 2H2O ==== 2H2↑＋O2↑ 电解 电解含氧酸，相当于电解水，注意阴极电极反应式的写法不同。 4H＋＋4e－＝2H2↑ 使电解质溶液复原需 加入 。 水 电极反应式书写的一般思路 ①判断电极材料（只看阳极材料，若为活性电极，则电极本身失去电子，发生氧化反应） ②明确溶液中存在哪些离子及离子移动方向 ③判断阴、阳离子的放电顺序 ④根据阳极发生氧化，阴极发生还原分析得出产物 ⑤调系数使得失电子数相等，相加得总反应式 用石墨电极电解NaOH溶液，写出电极反应式。 2OH － －4e－＝O2↑＋2H＋ 阴极： ； 阳极： ； 总反应化学方程式： ； Na＋、H＋移向 OH－移向 2H2O ==== 2H2↑＋O2↑ 电解 电解可溶性强碱，相当于电解水，注意阳极电极反应式的写法不同。 4H2O＋4e－ ＝ 2H2↑＋4OH－ 使电解质溶液复原需加入 。 水 电极反应式书写的一般思路 ①判断电极材料（只看阳极材料，若为活性电极，则电极本身失去电子，发生氧化反应） ②明确溶液中存在哪些离子及离子移动方向 ③判断阴、阳离子的放电顺序 ④根据阳极发生氧化，阴极发生还原分析得出产物 ⑤调系数使得失电子数相等，相加得总反应式 用石墨电极电解KNO3溶液，写出电极反应式。 阴极： ； 阳极： ； 总反应化学方程式： ； K＋、H＋移向 NO3－ 、OH－移向 电解活泼金属含氧酸盐，相当于电解水。 4H2O＋4e－ ＝ 2H2↑＋4OH－ 2H2O－4e－＝O2↑＋4H＋ 2H2O ==== 2H2↑＋O2↑ 电解 使电解质溶液复原需加入 。 水 用石墨电极电解HCl溶液，写出电极反应式。 阴极： ； 阳极： ； 总反应离子方程式： ； 总反应化学方程式： 。 电解无氧酸（不包含HF），就是无氧酸本身电解。 使电解质溶液复原需加入 。 H＋移向 Cl－ 、OH－移向 2Cl － －2e－＝Cl2↑ 2H＋＋2e－ ＝ H2↑ ==== 电解 2H＋＋ 2Cl － H2↑＋ Cl2↑ ==== 电解 2HCl H2↑＋ Cl2↑ HCl 用石墨电极电解CuCl2溶液，写出电极反应式。 阴极： ； 阳极： ； 总反应离子方程式： ； 总反应化学方程式： 。 电解不活泼金属无氧酸盐，就是不活泼金属无氧酸盐本身电解。 使电解质溶液复原需加入 。 Cu2＋ 、H＋移向 Cl－ 、OH－移向 2Cl － －2e－＝Cl2↑ CuCl2 Cu2+ ＋ 2e－ = Cu Cu2+ ＋ 2Cl － Cu ＋ Cl2↑ 电解 ===== CuCl2 Cu ＋ Cl2↑ 电解 ===== 用石墨电极电解NaCl溶液，写出电极反应式。 阴极： ； 阳极： ； 【规律】电解活泼金属无氧酸盐（不包含金属氟化物），放氢生碱。 使电解质溶液复原需加入 。 HCl 总反应离子方程式： ； 总反应化学方程式： 。 Na＋ 、H＋移向 Cl－ 、OH－移向 2Cl － －2e－＝Cl2↑ 电解 ===== 2H2O＋2e－ ＝ H2↑＋2OH－ 2H2O+2Cl－ H2↑+Cl2↑+2OH－ 2H2O+2NaCl H2↑+Cl2↑+2NaOH 电解 ===== 用石墨电极电解MgCl2溶液，写出电极反应式。 阴极： ； 阳极： ； Mg2＋ 、H＋移向 Cl－ 、OH－移向 2Cl － －2e－＝Cl2↑ 2H2O+2e-+Mg2+ = H2↑+Mg(OH)2↓ 总反应离 子方程式： ； 总反应化学方程式： 。 电解 ===== Mg2++2H2O+ 2Cl － Cl2↑+ H2↑+Mg(OH)2↓ 电解 ===== MgCl2+2H2O Cl2↑+ H2↑+Mg(OH)2↓ 【规律】电解不活泼金属含氧酸盐，放O2生酸。 使电解质溶液复原需加入 。 CuO、CuCO3 用石墨电极电解CuSO4溶液，写出电极反应式。 阴极： ； 阳极： ； 总反应离子方程式： ； 总反应化学方程式： 。 Cu2＋ 、H＋移向 SO42－ 、OH－移向 2Cu2+ ＋ 4e－ = 2Cu 2H2O－4e－＝O2↑＋4H＋ 2Cu2+ ＋ 2H2O 2Cu ＋O2↑＋4H＋ 电解 ===== 2CuSO4＋ 2H2O 2Cu ＋O2↑＋2H2SO4 电解 ===== 用石墨电极电解熔融NaCl，写出电极反应式。 阴极： ； 阳极： ； 【规律】电解熔融金属无氧酸盐，生成相应的单质。 总反应离子方程式： ； 总反应化学方程式： 。 Na＋ 移向 Cl－ 移向 2Cl － －2e－＝Cl2↑ 电解 ===== 2Na＋ ＋2e－ ＝ 2Na 2Na＋ +2Cl－ 2Na+ Cl2↑ 2NaCl 2Na +Cl2↑ 电解 ===== 电极反应式书写的一般思路 ①判断电极材料（只看阳极材料，若为活性电极，则电极本身失去电子，发生氧化反应） ②明确溶液中存在哪些离子及离子移动方向 ③判断阴、阳离子的放电顺序 ④根据阳极发生氧化，阴极发生还原分析得出产物 ⑤调系数使得失电子数相等，相加得总反应式 A 石墨 铜 稀H2SO4 用如图装置电解稀H2SO4，写出电极反应式。 阴极： ； 阳极： ； 总反应离子方程式： ； Cu －2e－＝Cu2＋ 2H＋＋2e－ ＝ H2↑ Cu ＋2H＋ Cu2＋ ＋ H2↑ 电解 ==== 如图所示①②两个装置 （1）装置名称：① ， ② ； （2）电解池与原电池最本质的 区别是 . 。 （3） ①中硫酸浓度 ； ②中硫酸浓度 ； （4）离子移动方向： ①中H＋向 极方向移动， ②中H＋向 极方向移动 原电池 电解池 电解池有外接电源，原电池没有外接电源 增大 减小 阴 正 4H2O＋4e－ ＝ 2H2↑＋4OH－ 2H2O－4e－＝O2↑＋4H＋ 阳极： ； 阴极： ； 总反应化学方程式： ； 2H2O ==== 2H2↑＋O2↑ 电解 【规律】①当阴极是由 H+放电产生H2时，阴极区pH变大； ②当阳极是由 OH－放电产生 O2时，阳极区pH 变小。 A 阴极 阳极 如图用石墨电极电解水。 阴极区域液体pH ， 阳极区域液体pH ； 电解时电极区域溶液 pH 的变化 变大 变小 如图用石墨电极电解稀硫酸， 阴极区域溶液pH ， 阳极区域溶液pH ； A 阴极 阳极 电解时电极区域溶液 pH 的变化 阳极： ； 阴极： ； 总反应化学方程式： 。 2H2O－4e－＝O2↑＋4H＋ 2H2O ==== 2H2↑＋O2↑ 电解 4H＋＋4e－＝2H2↑ 变大 变小 【规律】①当阴极是由 H+放电产生H2时，阴极区pH变大； ②当阳极是由 OH－放电产生 O2时，阳极区pH 变小。 电解后电解质溶液 pH 的变化 用石墨电极电解CuCl2溶液，电解前后溶液的pH 。 阴极： ； 阳极： ； 总反应离子方程式： ； 总反应化学方程式： 。 2Cl － －2e－＝Cl2↑ Cu2+ ＋ 2e－ = Cu Cu2+ ＋ 2Cl － Cu ＋ Cl2↑ 电解 ===== CuCl2 Cu ＋ Cl2↑ 电解 ===== 基本无变化 【规律】①电解过程中，无 H2和 O2产生，pH 几乎不变 ②电解过程中，只产生 H2，溶液中浓度增大，pH变大。 ③电解过程中，只产生 O2，溶液中H+浓度增大，pH变小。 A A池是 ，Zn的电极名称是 ，电极反应式为 ；Cu的电极名称是 ；电极反应式为 。 原电池 负极 电解池 阳极 正极 电解池与原电池的比较 Zn -2e-＝ Zn2+ 2H+＋2e－ = H2↑ B池是 ，Pt的电极名称是 ，电极反应式 为 ；C的电极名称是 ；电极反应式为 。 2Cu2+ ＋ 4e－ = 2Cu 2H2O－4e－＝O2↑＋4H＋ 阴极 【例】如图装置闭合电键时，电流表的指针将发生偏转。试回答下列问题： （1）A池是 ，Zn的电极名称是 ；B池是 ，Pt的电极名称是 。 原电池 负极 电解池 阳极 （2）写出下列有关反应： Zn极的电极反应式： ； Pt极的电极反应式： 。 Zn－2e－===Zn2＋ 2H2O－4e－==4H＋＋O2↑ （3）B池中的总反应的 化学方程式为 。 用如图所示装置进行实验： (2)若开始时K与M连接，则构成电解池，铁棒发生的电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑；石墨电极产生的现象为 有淡黄绿色气泡生成 。一段时间后，溶液的pH增大。 (1)若开始时K与N连接，则构成原电池，铁棒发生的电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋；石墨电极产生的现象为有无色气泡生成 。 A 　B　 　C　 　D　 Hg(NO3)2 AgNO3 AgNO3 NaHSO4 Ag Cu Cu C Pt Pt Ag Fe 【练】判断A、B、C、D属于原电池的是 ，属于电解池的是 。 D A、B、C — 　 ＋ 阴 　　 阳 阴 　　 阳 阴 　　 阳 电解池 原电池 电解池 电解池 【多池串联，原电池和电解池的判断】 ①有外接电源时，各电池均为电解池。 ②无外接电源时，燃料电池、铅酸蓄电池等作电源，则其他装置为电解池。 ③无外接电源时，有活泼性不同的两电极的一般为原电池，活泼性相同或均为惰性电极的一般为电解池。 ④根据电极反应现象判断。 感谢使用 1.7.2013 本页为课件结尾致谢页，向学生表达感谢，并引导学生关注作者406100获取更多教学资源。 ‹#› EV录屏5.1.3软件录制 Lavf58.33.100 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制, www.ieway.cn EVCapture5.0.7软件录制 Lavf58.33.100 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制, www.ieway.cn 2CuSO4＋2H2O2Cu＋2H2SO4＋O2↑ $