第4章第2节电解池（第1课时电解原理）(教师版）-2021-2022学年高二化学同步精品学案（新教材人教版选择性必修1）

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《2021-2022 学年高二化学同步精品学案（新人教版选择性必修 1）》

第四章化学反应与电能

第二节　电解池第 1课时　电解原理

一、电解原理

【实验探究】〔实验 4—2〕按下图所示装置完成电解 CuCl2溶液实验，并填写下表。

实验装置实验现象实验结论

电流表指针发生偏转说明电解质溶液导电，形

成闭合回路

与直流电源负极相连的石墨棒上逐渐覆盖了一

层红色物质析出金属铜

与直流电源正极相连的石墨棒上有刺激性气味

的气体产生，能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝产生了氯气

电极名称

电化学中规定：

（1）阴极：与直流电源负极相连的电极；

（2）阳极：与直流电源正极相连的电极。

1．实验原理分析：

（1）通电前

①电解质的电离

②故溶液中存在的离子有 Cu 2

＋

、 Cl －

、 H ＋

、 OH －

，通电前离子在溶液中作自由运动。

（2）通电时

①在电场的作用下，溶液中的离子作定向运动，即 Cl－、OH－趋向阳极，Cu2＋、H＋趋向阴极。

②离子的放电

故总反应：CuCl2===== Cu ＋ Cl 2↑。

【深度思考】在氯化铜溶液中除了 Cu2＋和Cl－之外还有 H＋和OH－，这两种离子为什么没有放电？

电解时，溶液中离子的放电先后顺序与离子的氧化性或还原性有关，氧化性强的阳离子先得电子被还原，还原

性强的阴离子先失电子被氧化。Cu2＋比H＋更容易得电子，而 Cl－比OH－更容易失电子。

2．电解和电解池

（1）电解：使电流通过电解质溶液 ( 或熔融电解质 ) 而在阳极、阴极引起氧化还原反应的过程。

（2）电解池：将电能转化为化学能的装置(也称电解槽)。

【思考与讨论】请结合教材上图 4-10Ⅱ 绘制反映电解池工作原理的示意图。示意图要求包括以下内容：

（1）注明电解池的组成。

（2）标明氧化反应和还原反应发生的区域。

（3）标明电子的运动方向和阴离子、阳离子的迁移方向。

（4）总结归纳电解池的构成条件

【方法导引】电化学过程的系统思想与方法

（1）由相互联系、相互作用的若干部分组成并具有一定功能的整体称为系统。

（2）作为事物的一种普遍存在形式，系统无处不在。

（3）基于系统思想的研究方法：注重分析与综合、局部与整体、结构与功能、系统与环境等方面的相互联系和作用。

例如，在比较原电池和电解池的异同时，可以认识到，作为一个系统:

①相同之处：

ⅰ．原电池和电解池的装置构成是基本相同的：

ⅱ．工作时，都涉及电极上发生的氧化还原反应及电解质溶液中阴、阳离子的定向迁移;

②不同之处：

ⅰ．原电池是系统发生化学反应对环境做电功；

ⅱ．电解池则是环境对系统做电功并使其发生化学反应。

【理解应用】如下图所示装置中属于电解池的是________(填序号)。

【答案】　③⑥

〔解析〕根据电解池的构成条件判断：①②⑤无外接直流电源，不能构成电解池；④无电解质溶液或熔融电解质；

⑦中蔗糖属于非电解质，不能构成电解池；⑧没有形成闭合回路，不能构成电解池。

【方法技巧】电极反应式的书写步骤

（1）分析离子种类：找全离子并分阴、阳两组(包括水溶液中的 H＋和OH－)。

（2）排出阴、阳两极的放电顺序

①阳极

↓↓↓↓↓↓↓

电极产物： S I2 Br2 Cl2 O2 在水溶液中不放电

②阴极：放电顺序与电极材料无关，氧化性强的离子先放电（得电子）：

放电顺序：Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋

(酸)>Fe2＋>Zn2＋>H＋

(水) ＞Al 3

＋

＞ Mg 2

＋

＞ Na ＋

＞ Ca 2

＋

＞ K ＋

。

电极产物：Ag Fe2＋ Cu H2 Fe H2 在水溶液中不放电

（3）写出两极电极反应式

（4）写出电解总反应式：调平两极转移电子数目后，将两极反应式相加即可得总反应方程式。

〔理解应用〕以惰性电极“电解 KCl 溶液”为例

第一步：写出溶液中存在的离子 K+ H+ Cl- OH-

第二步：比较放电顺序阳极 Cl -

优先放电，在阳极生成 Cl2。

阴极 H +

优先放电，在阴极生成 H2。

第三步：写出电极反应

阳极 2Cl－－2e－=Cl2↑

阴极 2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－

第四步：写出电解方程式 2KCl＋2H2O=====Cl2↑＋H2↑＋2KOH

【拓展延伸】用惰性电极电解下列电解质溶液，完成表格各项。

（1）电解 H2O型

电解质 H2SO4NaOH Na2SO4

阳极反应式 2H2O－4e－===O2↑＋4H＋

阴极反应式 4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－

电解方程式 2H2O=====2H2↑＋O2↑

pH 变化减小增大不变

复原加入物质加入 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

电解方程式 2HCl=====H2↑＋Cl2↑ CuCl2=====Cu＋Cl2↑

pH 变化增大

复原加入物质加入 HCl 加入 CuCl2

（3）电解质和水都发生电解型

电解质 NaCl CuSO4

阳极反应式 2Cl－－2e－===Cl2↑ 2H2O－4e－===O2↑＋4H＋

阴极反应式 2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－2Cu2＋＋4e－===2Cu

电解方程式 2NaCl＋2H2O=====2NaOH＋H2↑

＋Cl2↑

2CuSO4＋2H2O=====2H2SO4＋2Cu

＋O2↑

pH 变化增大减小

复原加入物质加入 HCl 加入 CuO 或CuCO3

〔方法技巧〕电解后溶液的复原，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。

【预习检验】

1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。

（1）电解质溶液的导电过程就是电解质溶液被电解的过程 ( √ )

（2）某些不能自发进行的氧化还原反应，通过电解可以实现 (√ )

（3）电解池的阳极发生还原反应 ( × )

（4）电解时，电子的移动方向为：电源负极→阴极→阳极→电源正极（×）

（5）用惰性电极电解氯化钠溶液，Na＋不放电，说明 Na＋的氧化性弱(√ )

（6）电解池中，若用活泼性不同的金属作电极，活泼性强的为阳极（×）

（7）用石墨作电极电解熔融氯化钠的阴极反应式为 Na＋＋e－===Na (√ )

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