4.2 电解池 教学设计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）

课　型

新授课

课时数

1

授课时间

第　周　第　课时

教学目标（学科核心素养）

1．宏观辨识与微观探析：通过电解氯化铜溶液的实验，能描述阳极产生黄绿色气体、阴极析出红色固体等宏观现象，并能从溶液中离子在电场作用下定向移动、在两极放电的微观视角解释实验现象，理解电解的本质是通电条件下发生的氧化还原反应，实现电能向化学能的转化。

2．证据推理与模型认知：以实验现象为证据推理两极的电极产物，建构电解池的分析模型——先分析电解质溶液中存在的离子，再判断两极上放电的离子，据此正确书写电极反应式与总反应式；能判断电解池的阴极、阳极，说出电子与离子的移动方向。

3．科学态度与社会责任：结合我国风电、光伏发电电解水制取绿氢的最新实践，体会电解原理在能源绿色转型中的重要价值，增强学习化学的兴趣与服务社会的责任意识。

教学重点

电解池的构成条件与工作原理；电解氯化铜溶液的电极反应式、总反应式的书写。

教学难点

从微观视角理解电解原理（离子的定向移动与两极放电）；电极反应式的正确书写。

教学方法

实验探究　问题驱动　合作探究　讲练结合

教学过程

一、创设情境，导入新课（约5分钟）

【情境呈现】氢能被视为21世纪最具发展潜力的清洁能源之一。2026年，我国绿氢产业进入规模化发展阶段：在西北戈壁，成片的风机与光伏板把绿电源源不断送入电解水制氢工厂；在东南沿海，海上风电电解水制氢的示范工程也在加快建设。电解水制氢的总反应可表示为：

2H2O2H2↑＋O2↑

【教师设问】在通常条件下，水很难分解，这个常温下难以自发进行的反应，为什么在通电后就能发生？电能是怎样“驱动”化学反应的？

【学生活动】学生联系原电池的知识对比思考：原电池是把化学能转化为电能的装置，那么电解水制氢就是把电能转化为化学能的过程。

【设计意图】以我国绿氢产业的最新实践创设真实情境，制造认知冲突，引出“电能转化为化学能”的课题，渗透科学态度与社会责任素养。

二、实验探究，建构概念（约20分钟）

环节1　实验探究：电解氯化铜溶液

【提出问题】用石墨（惰性电极）电解氯化铜溶液，两极会产生什么产物？

【实验方案】实验装置如图1所示。在烧杯中加入适量氯化铜溶液，将两根石墨电极平行插入溶液，并与直流电源相连（与电源正极相连的一极为阳极，与电源负极相连的一极为阴极），接通电源，观察两极现象。

图1　电解氯化铜溶液实验装置图

【实验现象】（1）阴极石墨棒表面逐渐覆盖一层红色固体；（2）阳极石墨棒表面有气泡冒出，产生有刺激性气味的黄绿色气体，该气体能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝。

【问题链·小组讨论】（1）阴极的红色固体是什么？是溶液中的哪种离子发生什么变化生成的？（2）阳极的黄绿色气体是什么？是溶液中的哪种离子发生什么变化生成的？（3）通电前后，溶液中离子的移动情况有什么不同？

【学生汇报】阴极析出的是铜，是溶液中的Cu2+在阴极得到电子被还原生成的；阳极产生的是氯气，是Cl−在阳极失去电子被氧化生成的。通电前，离子在溶液中做无规则的自由移动；通电后，阳离子移向阴极、阴离子移向阳极，发生定向移动。

环节2　建构模型：电解与电解池

【教师讲解】结合图2，师生共同归纳：

图2　电解池中电子流向与离子定向移动示意图

①电解：使电流通过电解质溶液（或熔融的电解质），在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程。

②电解池：把电能转化为化学能的装置。

③电极：与电源正极相连的电极是阳极，发生氧化反应；与电源负极相连的电极是阴极，发生还原反应。

④电子流向：电子从电源负极经导线流向阴极，从阳极经导线流回电源正极；电子不能通过电解质溶液。

⑤离子移动：阳离子移向阴极，阴离子移向阳极；电解质溶液的导电过程，就是电解质在通电条件下发生电解的过程。

环节3　书写电极反应式

【教师引导】阳极上，Cl−失去电子被氧化；阴极上，Cu2+得到电子被还原：

阳极：2Cl−−2e−＝Cl2↑（氧化反应）

阴极：Cu2++2e−＝Cu（还原反应）

【师生归纳】两极得失电子的数目相等，将两极反应式相加，得到电解氯化铜溶液的总反应：

CuCl2Cu＋Cl2↑

改写成离子方程式：

Cu2++2Cl−Cu＋Cl2↑

【归纳提升】电解池的构成条件：①接直流电源；②有两个电极（惰性电极或活性电极）；③电极插入电解质溶液（或熔融的电解质）中；④两极与电源、电解质溶液构成闭合回路。四者缺一不可。