电解池-2025-2026学年高二上学期化学人教版选择性必修1

化学反应与电能电解池电池是基于自发氧化还原反应的装置，然而，利用电能可以驱动非自发氧化还原发生。例如，电能可以用来将熔融氯化钠分解成钠和氯气。电解池——电能转化为化学能的装置熔融氯化钠PtPt①直流电源②两个电极（阳极和阴极）③电解质溶液或熔融电解质④形成闭合回路电解池由哪些部分组成？电池就像一个电子泵，将电子推入一个电极，再从另一个电极拉出。【任务一】电解池的工作原理阳极(与电源正极相连)阴极(与电源负极相连）电极材料PtPt电极反应物电极反应电子移动方向离子移动方向发生氧化反应发生还原反应熔融氯化钠2NaCl(熔融)

2Na+Cl2↑电解【例1】电解熔融氯化钠在U形管中注入质量分数为25%的CuCl2溶液，插入两根石墨棒作电极。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。【例2】电解CuCl2溶液实验现象实验结论电流表偏转电解质溶液导电，形成闭合回路与负极相连的石墨棒上——阴极逐渐覆盖了一层红色物质析出金属铜与正极相连的石墨棒上——阳极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【原理探究】①溶液中存在的离子有

,通电前,这些离子在溶液中自由移动。

②通电时,在电场的作用下,溶液中的离子作

,即

趋向阴极，即

趋向阳级。③阴极电极现象

，反应式是

,阳极现象

，电极反应式是

,总反应式是

。

离子反应式：Cu2＋＋2Cl－

Cu＋Cl2↑Cu2＋＋2e－=Cu2Cl－－2e－=

Cl2↑【建立模型】失e－，氧化反应得e－，还原反应↑e－e－阴极←阳离子阴离子→阳极阴极阳极总反应式：CuCl2

Cu＋Cl2↑a、b两极分别发生什么电极反应？产生什么气体？【例3】电解水阳极(与电源正极相连)阴极(与电源负极相连）电极材料PtPt电极反应物电极反应离子移动方向发生氧化反应发生还原反应2H2O

O2↑+2H2↑电解【小结】①外加直流电源阳极：接电源正极阴极：接电源负极②两个电极（阳极、阴极）惰性电极：C、Pt、Au等③电解质溶液或熔融电解质④形成闭合回路活性电极：Ag及Ag前活泼金属等为什么在电解氯化铜溶液时，存在的离子有Cu2＋、Cl－、H＋、OH－，，为什么是Cu2＋、Cl－放电，而不是H＋、OH－发生氧化还原反应呢？电解池中离子的放电顺序是什么？电解CuCl2溶液Cu2＋＋2e－=Cu2Cl－－2e－=

Cl2↑放电：当离子到达电极时，失去/获得电子，发生氧化/还原反应的过程，称为放电。1．阳极——氧化反应活性电极：金属做阳极(除Pt、Au)，金属本身放电M－ne-＝Mn+惰性电极(Pt、Au、石墨等)：还原性强的离子先放电，放电顺序为S2->I->Br->Cl->OH-（H2O）

>含氧酸根>F

-

【任务二】电解池的电解规律——放电顺序4OH--4e-

=2H2O+O2↑

2H2O-4e-=4H++O2↑碱性溶液中性或酸性溶液2．阴极——还原反应

阴极上放电的总是溶液中的阳离子，与电极材料无关；得电子能力（氧化性）强的离子先放电。这5种金属离子在水中不放电，只有在熔融状态下放电。电解质溶液浓度会影响放电顺序2H++2e-=H2↑

2H2O+2e-=H2↑+2OH-

酸性溶液中性或碱性溶液Ag+>Fe3+>Cu2+>H+酸>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+水>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+1.活泼金属的无氧酸盐（如NaCl溶液）阳极：2Cl--2e-

＝Cl2↑阴极：2H2O+2e-

=H2↑+2OH-

总反应式：2Cl-+2H2O=

Cl2↑+H2↑+2OH-电解总化学反应式：2NaCl+2H2O=Cl2↑+H2↑+2NaOH电解H+水>Na+

Cl->OH-

放电顺序：【练习】放电顺序——惰性电极2.不活泼金属的含氧酸盐（如CuSO4溶液）阳极：2H2O-4e-=4H++O2↑阴极：Cu2+

+2e-

=

Cu总反应式：2Cu2++2H2O=2Cu+O2↑+4H+电解总化学反应式：2CuSO4+2H2O=

2Cu+O2↑+2H2SO4电解Cu2+>H+水

放电顺序：OH->SO42-3.不活泼金属的无氧酸盐（如CuCl2溶液）阳极：2Cl--2e-

＝Cl2↑阴极：Cu2++2e-

=

Cu总反应式：Cu2++2Cl-

=Cu+Cl2↑电解总化学反应式：CuCl2

=

2Cu+Cl2↑电解Cu2+>H+水

放电顺序：Cl->OH-

4.无氧酸（如HCl溶液）阳极：2Cl--2e-

＝Cl2↑阴极：2H++2e-

=

H2↑总反应式：2H++2Cl-

=H2↑+Cl2↑电解总化学反应式：2HCl=

H2↑+Cl2↑电解放电顺序：Cl->OH-

5.含氧酸（如H2SO4溶液）阳极：2H2O-4e-

=

4H++O2↑阴极：2H++2e-

=

H2↑总化学反应式：2H2O

=

2H2↑+O2↑电解放电顺序：OH->SO42-6.强碱（如NaOH溶液）阳极：4OH--4e-

=2H2O+O2↑

阴极：2H2O+2e-

=

H2↑+2OH-

总化学反应式：2H2O

==

2H2↑+O2↑电解放电顺序：H+水>Na+

7.活泼金属含氧酸盐（如Na2SO4溶液）阳极：2H2O-4e-=4H++O2↑阴极：2H2O+2e-

=

H2↑+2OH-

总化学反应式：2H2O

=

2H2↑+O2↑电解放电顺序：H+水>Na+

OH->SO42-【总结】1.电解质和水都发生电解型电解质NaCl(活泼金属无氧酸盐)CuSO4(不活泼金属含氧酸盐)阳极反应式2Cl－－2e－=Cl2↑

2H2O-4e-=4H++O2↑阴极反应式

2H2O+2e-=H2↑+2OH-

2Cu2＋＋4e－=2CupH变化增大阴极放氢生碱减小阳极放氧生酸复原加入物质HClCuO或CuCO32.电解电解质型电解质HCl(无氧酸)CuCl2(不活泼金属无氧酸盐)阳极反应式2Cl－－2e－=Cl2↑阴极反应式2H＋＋2e－=H2↑Cu2＋＋2e－=CupH变化增大——复原加入物质HClCuCl23.电解水型电解质H2SO4(含氧酸)NaOH(可溶性强碱)Na2SO4(活泼金属含氧酸盐)总反应式2H2O

=

2H2↑+O2↑pH变化减小增大不变复原加入物质H2O电解思考：若用活性电极电解，和惰性电极电解有什么不同呢？活性电极做阳极要参与反应，做阴极不参与反应(1)若A为Cu，B为碳棒，电解质溶液为NaCl溶液。阳极：___________________；阴极：

；

总反应：

。(2)若A为碳棒，B为铁，电解质为Na2SO4溶液。阳极：

；阴极：

；总反应式：_________________。Cu

－2e–

＝Cu2+2H2O

+2e-

=H2↑+2OH-2H2O-4e-

=4H++O2↑2H2O

+2e-

=H2↑+2OH-Cu+2H2O＝Cu(OH)2+H2↑

电解2H2O＝

2H2+O2↑

电解电解规律（惰性电极）小结

阳极：S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根>F-

ⅠⅡⅢⅣⅠ与Ⅲ区：电解本身型如HCl、CuCl2Ⅰ与Ⅳ区：放氢生碱型如NaClⅡ与Ⅲ区：放氧生酸型如CuSO4、AgNO3Ⅱ与Ⅳ区：电解水型如H2SO4

、NaOH、Na2SO4阴极：Ag+>Fe3+>Cu2+>H酸+>Fe2+>Zn2+>（H水+）>Al3+>Mg2+>Na+惰性电极电解电解质溶液规律(四种类型)用惰性电极实现下列电解实验，其说法正确的是()A．电解稀硫酸，实质上是电解水，故溶液的pH不变B．电解稀氢氧化钠溶液，要消耗OH－，故溶液的pH减小C．电解硫酸钠溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1∶1D．电解氯化铜溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1∶1典例1．

【答案】D用惰性电极进行电解，下列说法正确的是()A．电解NaNO3溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为2∶1B．电解CuSO4溶液一段时间后，加入一定质量的Cu(OH)2，溶液能与原溶液完全相同C．电解硫酸钠溶液时，Na＋向阳极移动D．电解KOH溶液，实质是电解水，故溶液pH不变典例2．

【答案】A

用惰性电极电解硫酸铜溶液，整个过程转移电子的物质的量与产生气体总体积的关系如图所示。欲使溶液恢复到起始状态，可向溶液中加入()A．0.1molCuO B．0.1molCuCO3C．0.1molCu(OH)2

D．0.05molCu2(OH)2CO3典例3．

【答案】D

如图a、b、c、d均为石墨电极，通电进行电解(电解液足量)。下列说法正确的是()A．甲中a的电极反应式为2H2O-4e-=4H++O2↑B．电解时向乙滴入酚酞溶液，c电极附近变红C．向乙中加入适量盐酸，溶液组成可以恢复D．当b极有64gCu析出时，c电极产生2g气体典例4．

【答案】A

氯碱工业指的是工业上用电解饱和氯化钠溶液的方法来制取氢氧化钠（NaOH）、氯气（Cl2）和氢气（H2），并以它们为原料生产一系列化工产品，称为氯碱工业。

【任务三】电解池的应用一、氯碱工业1.原理分析电解饱和氯化钠溶液时，阴阳极发生的电极反应？需要什么样的电解装置？原因一：Cl2与NaOH反应原因二：H2与Cl2混合易爆炸H2+

Cl22HCl一定条件Cl2+

2OH-

ClO-

+

Cl-

+

H2O思考：能否用下图电解池制备Cl2、H2

和NaOH？2.电解装置思考：如何改进上述装置？离子交换膜含义：离子交换膜由高分子特殊材料制成的。作用：将两极区隔离，阻止两极区产生的物质接触，防止发生化学反应；能选择性地通过离子，起到平衡电荷，形成闭合回路的作用。阳离子交换膜：只允许阳离子和水分子通过阴离子交换膜：只允许阴离子和水分子通过质子交换膜：只允许质子(H+)和水分子通过分类与应用：双极膜：将水解离成H+和OH-选择性通过装置改进4-12离子交换膜电解槽工业生产中，这个反应在离子交换膜电解槽中进行。离子交换膜电解槽是由多个单元槽组成的。一台离子交换膜电解槽（包括16个单元槽），图4-13是一个单元槽的电解原理示意图。思考：若将饱和氯化钠溶液换成熔融状态下的氯化钠，电极反应式？阴极：2Na++2e-＝2Na阳极：2Cl--2e-＝Cl2↑总反应：2NaCl(熔融)

2Na+Cl2↑电解二、电冶金金属冶炼：使矿石中的金属离子获得电子变成金属单质的过程：

Mn++ne-=M

电解法是冶炼钠、镁、铝等活泼金属的一种重要方法。

工业制取钠、镁、铝用的分别是什么物质？为什么？总方程式阳极、阴极反应式冶炼钠2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑2Cl－－2e－=Cl2↑Na＋＋e－=Na冶炼镁MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑2Cl－－2e－=Cl2↑Mg2＋＋2e－=Mg冶炼铝2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑2O2－－4e－=O2↑Al3＋＋3e－=Al

Al2O3熔点高，冶炼时需加入助熔剂冰晶石。工业上制备的铜，其含Cu约98.5%，还含有Zn、Fe、Ag、Au等杂质，为粗铜，需要通过再次精炼处理才能得到纯度为99.99%精铜，如何用电解的方法得到纯铜