文档内容
第四章《化学反应与电能》导学案
第二节 电解池
第一课时 电解池
【学习目标】
1.掌握电解池的基本原理和概念，包括阴阳极反应类型等应用；
2.理解离子移动和电极反应过程，包括微观粒子的运动和电极反应的微观解释；
3.培养实验安全意识和环保意识，注重实验操作规范；
4.通过实验演示和案例分析，增强学生对电解池的理解和记忆；
【学习重难点】
重点：理解电解池的工作原理：即电流通过电解质溶液时，在阴阳两极上发生的氧化还原
反应。这需要学生具备基本的电化学知识。
难点：掌握阴、阳极反应过程：电解池的阴阳极反应复杂，涉及到氧化还原反应的原理，
并能够根据实际情况进行判断和书写。
【课前预习】
旧知回顾
二次电池（铅酸蓄电池）
1.二次电池又称可充电电池或蓄电池，放电后可以再充电使活性物质获得再生，是一类放
电后可以再充电而反复使用的电池。
2.铅酸蓄电池的构成;
铅酸蓄电池是一种常见的二次电池，深灰色所示的正极板，板上覆盖有二氧化铅。浅
灰色所示的负极板上覆盖有铅单质。硫酸作为电解质溶液。
2.正负极分判断：铅蓄电池是最常见的二次电池，负极材料是Pb，正极材料是PbO 。
2
3.二次电池的充电规律
a.充电时电极的连接：充电的目的是使电池恢复其供电能力，是原电池的逆反应，因此负
极应与电源的负极相连得电子，称阴极，正极接电源的正极后作阳极。
b.工作时的电极反应式：同一电极上的电极反应式，在充电与放电时，形式上恰好是相反
的；同一电极周围的溶液，充电与放电时pH的变化趋势也恰好相反。
4.图解二次电池的的工作原理5.电极反应式的书写
①放电时的反应
负极：Pb(s)＋SO(aq)－2e－===PbSO(s)；
4
正极：PbO (s)＋4H＋(aq)＋SO(aq)＋2e－===PbSO(s)＋2HO(l)。
2 4 2
总反应式：Pb(s)＋PbO (s)＋2HSO (aq) ==2PbSO (s)＋2HO(l)
2 2 4 4 2
②充电时的反应
阴极：PbSO＋2e－===Pb＋ SO2- ；
4 4
阳极：PbSO＋2HO－2e－===PbO＋4H＋＋ SO2-
4 2 2 4
总反应：2PbSO + 2HO === Pb + PbO +4H+ +
2SO2-
4 2 2 4
【总结】铅酸蓄电池是二次可充电电池，引导学生熟悉铅酸蓄电池的整体工作原理的总反应式。
Pb(s)＋PbO (s)＋2HSO (aq) 2PbSO (s)＋2HO(l)
2 2 4 4 2
【课中探究】
情境导入：解密电解水骗局
随着生活品质的提高，现在每个家庭对饮用水也有了严格的标准，所以市场上出现了
琳琅满目的各种净水器，价位不等，形式各样，为我们提供了很多的选择，下图是我们常
见的几个类型的净水器。
由于净水器的价位不同，选择过多，也被一些不良商家钻了空子。但也有些不良商家
在小区内推销自制，无品牌的净水器。电解两杯不同的水，一杯是自来水，一杯是通过商
家净水器净化后的饮用水。实验的现象是，没有净化的自来水出现了严重的污浊，而通过
商家净化后的水仍是清澈的。
这是为什么呢？难道是我们的自来水真的这么不堪吗？通过今天的学习，希望同学们揭开小区的电解水骗局。
一、电解池
活动一、回顾电解水实验
任务1：引导学生回顾电解水实验，实验现象，电极产物 。
【讨论1】
初三化学我们学习了水的电解，思考电解装置的构成
【答题要点】
【讨论2】
电解过程中，有哪些现象，体积比是多少？
【答题要点】
与负极相连的试管产生H，与正极相连的试管产生的是O，且体积比：H:O =2:1
2 2 2 2
活动二、电解氯化铜溶液
任务1：分小组，按照教材P101页，（如图4-9）组装实验装置。
【过渡】让同学分小组，按照教材组装实验装置。在U形管中注入质量分数为25%的
CuC1 ,溶液，插入两根石墨棒作电极材料（如图4-9）。把湿润的碘化钾淀粉试纸放在与直
2
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。
【讨论1】】观察U形管内的现象和试纸颜色的变化，给出结论。
【答题要点】
通电后不久的现象：①与直流电源负极相连电极：石墨棒上逐渐覆盖了一层红色的金属。
②与直流电源正极相连电极：石墨棒上有气泡产生，气体能使湿润的碘化钾淀粉试纸变成
蓝色。
推测产物：①中的产物是金属铜，②中根据气体的刺激性气味和试纸变色情况，可以推测
产生的是氯气。
【讨论2】根据电极现象，让同学思考通电后，溶液中的离子如何运动？
【答题要点】
通电前，在CuCl 溶液中，存在四种离子： Cu2+、Cl- 、H + 和OH-，作自由
2
运动。
通电后，在电极的作用下，这些自由运动的离子改作定向运动，阴离子趋向阳极，阳
离子趋向阴极。
阴离子移向阳极→Cl-、OH-移向阳极；阳离子移向阴极→Cu2+、H+移向阴极；
【投屏】老师总结电解CuCl 溶液的实验现象，并投屏装置。
2
任务2：通过实验分析，引导学生自主书写电极反应式。
【答题要点】
电极反应式：阳极：2Cl--2e-=Cl ↑ 阴极：Cu2+＋2e-=Cu
2
结论：①阳极：Cl-向阳极移动，失e-产生Cl
2
②阴极：Cu 2+向阴极移动，得e-生成Cu，并导致溶液颜色变浅
【课堂问答】
（1）某些不能自发进行的氧化还原反应，通过电解可以实现( √ )
（2）金属导电是物理变化，电解质溶液导电是化学变化( √ )
（2）电解CuCl 溶液，阴极逸出的气体能够使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝(× )
2
活动三、电解池概念、结构自主总结
任务1：根据电解CuCl 溶液实验过程，结论分析电解池概念及构成条件
2
【答题要点】
1.电解：使电流通过电解质溶液或熔融电解质，而在阴、阳 两极引起氧化还原反应的过程。
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。2.电解池（电解槽）：把电能转变为化学能的装置。
3. 电解池构成的条件
①两个电极
②直流电源相连
③电解质溶液或熔融电解质
④形成闭合回路。
三、电解池的工作原理
活动一、电解池工作原理的总结
任务1：分小组如何判断电解池的阴极、阳极。
【讨论1】教师引导学生根据电解氯化铜溶液两极现象，从氧化还原角度思考。
通电前，在CuCl 溶液中，存在四种离子： Cu2+、Cl- 、H + 和OH-，作自由运动。
2
通电后，Cu2+和H +都趋向阴极，氧化性：Cu2+>H + ，Cu2+先放电，Cu2+放电结束后，水中
H +才会放电。Cl-和OH-都趋向阳极，还原性：Cl->OH-, Cl-先放电，Cl-放电结束后，水中
OH-才会放电。
【讨论2】分小组总结，如何判断电解池的阴阳两极。
【答题要点】提示：①电子方向；②离子方向；③反应类型；④电极反应现象
【对应训练1】下图是电解CuCl 溶液的装置，其中c、d为石墨电极，则下列有关判断正
2
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
【答案】C
【解析】A、根据电流方向可知a为正极，b为负极，故A不符合题意；
B、根据电流方向可知a为正极，b为负极，故B不符合题意；
C、根据电流方向可知a为正极，b为负极，c为阳极，d为阴极，电解过程中，d电极铜离
子得到电子变为铜单质，质量增加，故C符合题意；
D、电解过程中，c极氯离子失去电子变为氯气，因此浓度减小，故D不符合题意；
故答案为：C。
【对应训练2】下列关于能量转化的说法中，错误的是（ ）
A．电解水生成氢气和氧气时，电能转化为化学能
B．绿色植物进行光合作用时，太阳能转化为化学能
C．白炽灯工作时，电能全部转化为光能
D．煤燃烧时，化学能主要转化为热能
【答案】C
【解析】A.电解水生成氢气和氧气的电解装置是将电能转化为化学能的装置，故不符合题
意；
B.绿色植物进行光合作用时，太阳能转化为化学能，故不符合题意;
C.白炽灯工作时电能转化为光能和热能，故符合题意；
D.物质的燃烧将化学能转化为热能和光能，主要是热能，故不符合题意。
故答案为：C。
二、电解规律
活动一、探究惰性电极电解池电解规律
任务1：在电解氯化铜溶液的学习基础上，探究离子在阴阳极的放电顺序。
【答题要点】
阳极：失电子，发生氧化反应—比较——还原性(失电子能力）强弱
阴离子的放电顺序是：
金属电极>S 2->SO2->I ->Br->Cl->OH->NO ->SO2-(等含氧酸根离子）>F-
3 3 4
惰性电极
阴极：得电子，发生还原反应—比较——氧化性(得电子能力）强弱阳离子在阴极上放电顺序是：
Ag+> Fe 3+ >Cu2+>H+ >Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+ > Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+
（酸） （水）
任务2：分小组总结电解池中电极反应式的书写规则及方法。
【答题要点】
（1）明确电解池的电极材料；
阳极如果是金属电极，首先金属电极先失电子。
（2）明确溶液中存在哪些离子
电解氯化钠溶液实验中，电解质溶液中存在Cl-、OH-、Na+、H+四种离子
（2）离子的移动方向；阴阳两极附近有哪些离子
阴离子移向阳极→Cl-、OH-移向阳极；阳离子移向阴极→Na+、H+移向阴极；
（4）根据阳极氧化、阴极还原以及氧化性、还原性强弱判断反应的离子先后，
最后分析得出产物
阳离子的放电顺序是：Cl->OH- 阴离子在阴极上放电顺序是： H+> Na+
阳极：2Cl- - 2 e- = Cl ↑ 阴极：2H+ + 2e-= H2↑
2
【对应训练3】下列用惰性电极电解不同物质的电极反应式中，错误的是
A．电解饱和食盐水 阴极：
B．电解 溶液 阴极：
C．电解熔融 阳极：
D．电解 溶液 阳极：
【答案】A
【详解】A．电解饱和食盐水阴极水电离出的氢离子放电，即 ，A错
误；
B．电解 溶液阴极铜离子得电子生成铜单质，电极反应正确，B正确；
C．电解熔融 阳极氯离子放电生成氯气，电极反应正确，C正确；
D．电解 溶液阳极氢氧化钠电离的氢氧根放电生成氧气，电极反应正确，D正确；
【对应训练4】用惰性电极电解饱和食盐水的反应原理为
2NaCl+2H O 2NaOH+H ↑+Cl↑，下列说法错误的是
2 2 2A．阳极反应式为：2Cl--2e-=Cl↑
2
B．HO为还原剂，得到电子
2
C．电解一段时间后，溶液的pH变大
D．NaOH既不是氧化产物也不是还原产物
【答案】B
【详解】A．根据惰性电极电解饱和食盐水的总反应可知，阳极氯气发生失电子的氧化反
应，其电极反应式为：2Cl--2e-=Cl↑，A正确；
2
B．阴极水得电子转化为氢气，水为氧化剂，B错误；
C．根据总反应可知，电解一段时间后，生成的氢氧化钠使溶液的pH增大，C正确；
D．上述反应中，氢气为还原产物，氯气为氧化产物，氢氧化钠既不是氧化产物也不是还
原产物，D正确；
活动二、酸、碱、盐溶液电解规律(惰性电极)
任务1：探究含氧酸的电解规律，如电解HSO 、HNO 等溶液；
2 4 3
【讨论】①根据电解规律，思考电解HSO 、HNO 溶液的电极反应式；②思考电解一段时
2 4 3
间后，溶液溶度如何变化，pH值如何变化，若要恢复原溶液，可通过什么方法？
【答题要点】
1.电极反应式：
阳极 ：2HO－4e－＝ 4H+ +O ↑； 阴极： 4H+ +4e－＝2H ↑
2 2 2
总反应：2HO 电==解== O ↑ +2H ↑
2 2 2
2. 电解后溶液中溶质的质量分数增大，若要恢复原来的浓度，电解的是酸，由于溶剂水的
量变小，所以pH变小，若想恢复原溶液，只需加入一定量的水即可。
任务2：探究含氧酸的电解规律，如电解NaOH，KOH等溶液；
【讨论】①根据电解规律，思考电解NaOH，KOH溶液的电极反应式；②思考电解一段时
间后，溶液溶度如何变化，pH值如何变化，若要恢复原溶液，可通过什么方法？
【答题要点】
1.电极反应式：
阳极 ：2HO－4e－＝ 4H+ +O ↑； 阴极： 4H+ +4e－＝2H ↑
2 2 2
电解
总反应：2HO ==== O ↑ +2H ↑
2 2 2
2. 电解后溶液中溶质的质量分数增大，若要恢复原来的浓度，电解的是酸，由于溶剂水的
量变小，所以pH变大，若想恢复原溶液，只需加入一定量的水即可。
任务3：通过电解池电解规律的学习，引导学生独立书写氢前金属含氧酸盐的电解规律，如电解NaSO 、KCO 等溶液；
2 4 3
【投屏】阳极 ： 2HO－4e－＝ 4H+ +O ↑ 阴极： 4HO +4e－＝2H ↑+ 4OH－
2 2 2 2
电解
总反应：2HO ==== O ↑ +2H ↑
2 2 2
【总结】通过以上四种溶液的电解电极反应式的书写，总结规律，属于电解水型，若要恢
复原溶液，只需要加入HO即可。
2
【自主学习】
任务1：总结书写电解HCl、CuCl 溶液的电解规律；
2
【答题要点】
（1）电解HCl溶液
阳极： 2Cl －－ 2e－＝Cl↑ 阴极： 2H+ + 2e－＝ H ↑
2 2
电解
总反应：2HCl==== Cl ↑ + H ↑
2 2
（2）电解CuCl 溶液
2
阳极： 2Cl －－ 2e－＝Cl↑ 阴极： Cu2+ + 2e－＝Cu
2
总反应：CuCl 电==解== Cl ↑ + Cu
2 2
任务2：写出电极反应式后，学生总结电解类型
【答题要点】① 属于电解电解质本身型；
② 电解后溶液中溶质的质量分数减小，若要恢复原来的组成和浓度，需加入一定量的溶质
任务3：将学生分为两大组，自主总结书写电解下列溶液的电解规律。
【小组1】电解NaCl、KCl、MgCl 、AlCl 溶液的电解规律；
2 3
【答题要点】电解NaCl溶液时其电极反应式为：
阳极 ： 2Cl －－ 2e－＝Cl↑ 阳极 ： 2Cl －－ 2e－＝Cl↑
2 2
电解
总反应：2NaCl+2H O ===== 2NaOH+ Cl ↑ + H ↑
2 2 2
【总结】
① 电解后原溶液中溶质的质量分数减小，若要恢复原来的组成和浓度，需通入一定量的
HCl气体。② 属于放氢生碱型
【小组2】电解CuSO 溶液、AgNO 溶液的电解规律；
4 3
【答题要点】电解CuSO 溶液时其电极反应式为：
4
阳极 ： 4OH－－4e－＝2HO +O ↑ 阴极： 2Cu2+ +4e－＝2Cu
2 2
总反应： 2CuSO +2H O 电==解==== 2Cu+O ↑ +2H SO
4 2 2 2 4
【总结】①电解后原溶液中溶质的质量分数减小，若要恢复原来的组成和浓度，需加入一
定量金属氧化物。②属于放氧生酸型。课 后 作 业 练 习
【例1】如图是电解饱和食盐水的装置，a、b为石墨电极。下列判断正确的是
A．a为正极，b为负极 B．a极上有氯气放出
C．b极上发生氧化反应 D．b极附近溶液显酸性
【答案】B
【解析】A．a与电源正极相连为阳极，b与电源负极相连为阴极，故A错误；
B．a极为阳极，电极上发生反应： ，故B正确；
C．b极为阴极发生还原反应，故C错误；
D．b极生发生反应： ，b极附近溶液显碱性，故D错误。
【例2】某电解池装置如图所示，电解质溶液为等浓度的 、 、 混合溶
液，则电解一段时间后(溶液有剩余)，阴极可能得到的产物依次为
A．Cu、 B．Cu、 、Na C． 、 D． 、Cu
【答案】A
【解析】该装置是电解池，电极是惰性电极，在阴极放电的是溶液中的阳离子，氧化性铜
离子大于氢离子大于钠离子，且氢离子来源于水，所以阴极可能得到的产物依次为Cu、
，所以A正确，B C D错误。
【例3】下列关于电解池工作原理的说法中，错误的是。
A．电解池是一种将电能转化成化学能的装置B．电解池中发生的反应是非自发的氧化还原反应
C．电解池工作时，阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应
D．电解池放电时，电极本身不会参加电极反应
【答案】D
【解析】A．根据电解池的含义可知电解池能够将电能转变成化学能，A正确；
B．电解池中发生的反应是在电能作用下发生的氧化还原反应，是非自发的氧化还原反应，
B正确；
C．电解池工作时，阳极失去电子发生氧化反应，阴极得到电子发生还原反应，C正确；
D．电解池放电时，若阳极是活性电极，则电极失去电子发生氧化反应；若阳极为惰性电
极，则电极本身不参加电极反应，而阴极无论是活性电极还是惰性电极，电极都不参加反
应，D错误。
【例4】下列装置工作时，将电能转化为化学能的是
C．纽扣式银锌电
A．风力发电机 B．硅太阳能电池 D．电解熔融氯化钠
池
A．A B．B C．C D．D
【答案】D
【解析】A．风力发电机属于风能转化为电能，A不选；
B．硅太阳能电池属于太阳能转化为电能，B不选；
C．纽扣式银锌电池属于化学能转化为电能，C不选；
D．电解熔融氯化钠属于电能转化为化学能，D选。
【例5】用石墨作电极电解CuCl 和KCl的混合溶液，电解初期阴极和阳极析出的物质分别
2
是（ ）
A．H、Cl B．Cu、Cl
2 2 2
C．H、O D．Cu、O
2 2 2
【答案】B
【解析】溶液中的离子有Cu2＋、K＋、H＋及Cl-、OH-五种离子，得电子能力：Cu2＋>H＋>K＋，失电子能力：Cl->OH-，所以电解初期：阴极：Cu2＋＋2e-=Cu，阳极：2Cl--2e-=Cl↑，故
2
B正确；
【例6】下列关于电解池工作原理的说法中，错误的是。
A．电解池是一种将电能转化成化学能的装置
B．电解池中发生的反应是非自发的氧化还原反应
C．电解池工作时，阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应
D．电解池放电时，电极本身不会参加电极反应
【答案】D
【解析】A．根据电解池的含义可知电解池能够将电能转变成化学能，A正确；
B．电解池中发生的反应是在电能作用下发生的氧化还原反应，是非自发的氧化还原反应，
B正确；
C．电解池工作时，阳极失去电子发生氧化反应，阴极得到电子发生还原反应，C正确；
D．电解池放电时，若阳极是活性电极，则电极失去电子发生氧化反应；若阳极为惰性电
极，则电极本身不参加电极反应，而阴极无论是活性电极还是惰性电极，电极都不参加反
应，D错误；
【例7】（1）在下图的8个装置中，属于原电池的是 。
（2）依据氧化还原反应：2Ag＋(aq)＋Zn(s)===Zn2＋(aq)＋2Ag(s)设计的原电池如图所示。
请回答下列问题：①电极X的材料是 ；电解质溶液Y是 ；
②银电极为电池的 极，发生的电极反应为 ；
（3）航天飞机常采用燃料电池作为电能来源，燃料电池一般指采用H、CH、CO、
2 4
C HOH等可燃物质与O 一起构成的电池装置，它可直接将化学能转化为电能。如图是甲
2 5 2
烷燃料电池原理示意图，回答下列问题：
①电池的负极是 (填“a”或“b”)，该极的电极反应是 。
②消耗标准状况下5.6 L O 时，有 mol电子发生转移。
2
③开始放电时，正极附近溶液的pH (填“增大”“减小”或“不变”)
④以铜为电极，用此电池作电源，电解以下溶液，开始阶段发生反应Cu＋
2HO===Cu(OH) ＋H↑的有 。
2 2 2
【答案】
A．稀HSO B．NaOH溶液 C．NaSO 溶液
2 4 2 4
D．CuSO 溶液 E．NaCl溶液
4
④⑥⑦ 锌 AgNO 正 Ag++e－=Ag a CH ＋10OH－－8e－
3 4
===CO 2-＋7HO 1 增大 BCE
3 2
【解析】(1) 根据原电池中有两个电极可以排除掉①②；而且两电极活泼性不同，排除③；
注意④⑥⑦都含有两种活泼性不同的金属或非金属，即含两个电极；必须存在电解质溶液，
可排除⑤；电极与电解质溶液要形成闭合回路，⑧不符合要求；④⑥⑦都满足形成原电池
的条件。因此，本题正确答案是： ④⑥⑦；
(2) ①由反应2Ag＋(aq)＋Zn(s)=Zn2＋(aq)＋2Ag(s)可以知道，在反应中， Zn被氧化，失电子，应为原电池的负极，Ag＋在正极上得电子被还原，电解质溶液为AgNO，因此，本题
3
正确答案是：锌；AgNO ；
3
②正极为活泼性较Zn弱的Ag， Ag＋在正极上得电子被还原，电极反应为Ag++e－=Ag，
因此，本题正确答案是：正极； Ag++e－==Ag ；
（3）①甲烷燃料电池中，甲烷在负极失电子，a为负极，氧气在正极得电子，电极反应式
为：O+4e-+2H O=4OH-，用总反应式减去正极反应式得负极反应式：CH＋10OH－－8e－
2 2 4
==CO 2-＋7HO，因此，本题正确答案是：a；CH＋10OH－－8e－==CO 2-＋7HO；
3 2 4 3 2
②5.6 L氧气的物质的量为： =0.25mol，根据电极反应：O+4e-+2H O=4OH-，
2 2
消耗5.6 L (标准状况下)O 时，转移电子数为：0.25mol×4═1mol，因此，本题正确答案是：
2
1；
③开始放电时，正极上是氧气发生得电子得还原反应，即O+4e-+2H O=4OH-，产生氢氧根，
2 2
在该极附近溶液氢氧根离子浓度增大，因此，本题正确答案是：增大；
④以铜为电极，用此电池作电源，电解以下溶液，开始阶段发生反应：Cu+2H O═Cu
2
（OH）+H ↑，说明阴极为水中氢离子得电子发生还原反应，所以可以为活泼的金属阳离
2 2
子的溶液，故BCE符合，AD不符合，故选BCE。
