文档内容
第四章《化学反应与电能》教学设计
第二节 电解池
第一课时 电解池
课题： 4.2.1 电解池 课时 1 授课年级 高二
内容要求：掌握电解池的工作原理和基本概念，包括阴阳极、电子转移、离子移动等。理解电
课标
解池中的离子移动和电极反应过程，包括阳极氧化反应、阴极还原反应等。
要求 学业要求： 培养实验设计和操作能力，能够设计和实施简单的电解实验，观察并记录实验现
象，并能够分析和解释实验结果。
本节内容是高中化学人教版（2019版）选择性必修1第四章第二节《电解池》内容。电
解池是高中化学中的一个重要部分，涵盖了电解池的工作原理、离子移动和电极反应过程、电
解池的应用以及实验设计和操作等。
在本章节中，我们将介绍电解池的基本概念、工作原理和阴阳极反应类型。通过这部分
内容的学习，学生可以了解电解池的基本性质和运作方式，为后续学习打下基础。
内容的组织方面，教材通过由浅入深、由理论到实践的方式，逐步展开电解池的教学内
容。从基本原理到应用实例，从理论知识的讲解到实验操作的演示，逐步深入，有助于学生更
好地理解和掌握电解池。同时，通过实验设计和操作等实践性教学环节，增强学生的理解和记
教材 忆，培养学生的实验设计和操作能力。
教材的重点落在电解池的工作原理、阴阳极反应过程等基本概念的理解和应用。而教学
分析
难点则在于如何将理论知识与实验操作相结合，以及如何让学生理解和掌握一些抽象概念和反
应过程。教师需要通过生动的实验教学、案例分析和互动讨论等教学方法，帮助学生加深理解
电解池是高中化学中的一个重要部分，与我们的日常生活和工业生产有着密切的联系。
通过本章的学习，学生可以更好地理解电解池的基本原理和性质，为后续学习打下坚实的基
础。同时，电解池的应用实例也与其他章节的内容相呼应，有助于构建化学学科的整体知识体
系。
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；
教学
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；
目标 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；
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
重点
应。这需要学生具备基本的电化学知识。
难点 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。
宏观辨识与微观探析：宏观上通过学生对电解氯化铜溶液的实验现象的观察，得出有效实
核心 验信息加以分析；微观角度理解电解池工作原理反。科学探究与创新意识：通过实验探究，初步体验有序、全面、敏锐观察实验现象的方法，
并能准确地用语言描述，尝试对现象进行分析、归纳，培养初步的科学探究能力。
素养
科学精神与社会责任：通过对电解池的探究分析，学习电解池的工作原理，结合工作生产
与生活应该。理解科学认识来源于实践的科学精神，科学认识的方法之一是定性与定量相结
合。
从学生的知识认知看，在上一节我们已经学过原电池，所以学生对电化学领域的知识已
经有了初步的了解，但对电解池的学习还处于起步阶段。大部分学生对于电解池的基本原理和
过程在化学电源中的“二次电池”的学习过程中有简单的了解。 本节的学习带领学生深入学
习电解池工作原理，并能够初步理解阳极和阴极反应。然而，他们在面对一些复杂问题时可能
会感到困惑。因此，在电解池的学习中，教师应注重循序渐进的引导和讲解，使学生逐渐理解
学情
并掌握电解池的相关知识。
分析 另一方面，高二学生对实践操作和实验技能的需求也较高。通过实验教学和案例分析，学
生可以更好地理解电解池的实际应用，并提高实验操作技能。教师需要关注学生的学习习惯和
方法，提供适当的指导和帮助，以促进学生的学习效果。
总的来说，高二学生对电解池的学习处于起步阶段，需要教师在教学过程中注重基础知识
的教学和实践操作的引导，同时也需要关注学生的学习态度和方法问题。只有这样，才能帮助
学生更好地掌握电解池的知识和应用，提高他们的化学素养和综合素质。
教学过程
教学 设计意
教学活动
环节 图
【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
根据
环
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
节
创设生
一 是我们常见的几个类型的净水器。
活中电
、
解池的
生 应用，
创
活 激发探
设
情 究欲
情
境 望。
境
、
，
引
激
入
发
电
兴 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
解
趣
池 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
的
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
概
念 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。
【互动问题】在上一节我们学习了化学电源，其中二次电池是充放电可逆形式
的，我们知道电池放电是原电池原理。
【问题】原电池中的能量转化方式是什么？
【学生】化学能转化成电能
【讨论】引导学生讨论，电能如何转化成化学能？生活中是否见过这种装置？
【学生】电能可以转化成化学能，我们在学习化学电源中的铅酸蓄电池的充电过
程就是将电能转化成化学能；在生活中我们的电脑，手机充电过程就是实现这种能量
的转化。
环活 【知识回顾】
动
初中化学已学过电解水的实验，回顾该实验的现象、电极产物、画出装置图，分
环 一
析该过程中的能量转化形式。（电解水的示意图） 通过分
、
析让学
节
生初步
原
从 装
二 电
置、能
池
量视角
原
建立电
理
解池的
初的
基本认
理
知，为
步 解
建立电
【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%
解池基
建 的CuC1 2 ,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 础模型
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 奠定基
立 纸颜色的变化。 础。
分
析
电
解
池
【问题1】观察U形管内的现象和试纸颜色的变化。
系
统 【学生】通电后不久，可以看到与直流电源负极相连的石墨棒上逐渐覆盖了一层红色 设计意
图 : 通
的铜。在与直流电源正极相连的石墨棒上有气泡产生，气体能使湿润的碘化钾淀粉试
认 过都放
纸变成蓝色。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。 电顺序
识 的 分
【问题2】实验表面，CuCl 溶液在电流的作用下为什么会产生生成Cu和Cl ?
2 2 析，巩角 【学生】在水溶液里，CuCl 会发生电离，生成Cu2+和Cl-。 固学生
2
对电解
【问题分解】
度 池装置
1. 电极材料的选择？ 的 认
( 识，并
【回答】电极材料是石墨，石墨是惰性电极，不能放电。
通过获
装 2. 通电后，溶液中的离子如何运动？ 得的产
物及物
置 通电前，在CuCl 2 溶液中，存在四种离子： Cu2+、Cl- 、H + 和OH-，作自由运 质变化
动。 的原理
、 分析，
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
理解体
极，阳离子趋向阴极。当这些离子到达电极时，某些阴离子失去电子被氧化，某些阳
能 系中多
离子获得电子被还原，这个过程叫放电。
种离子
量 【互动】根据我们的实验现象，引导学生画出电解CuCl 溶液的微观模型。 存在竞
2
争放电
【投屏】
转 时，离
子放电
化 顺序就
是比较
) 氧 化
性、还
原性的
强弱顺
序，体
会研究
水溶液
【问题3】在上述电解过程中，Cu2+和H +都趋向阴极，为什么在该条件下阴极产生的 电解产
是Cu而不是H 呢？ 物的一
2
般过程
【讨论】Cu2+→Cu，化合价降低，得电子，发生还原反应。引导学生从氧化性角度思
和 方
考问题。 法。
【回答】氧化性：Cu2+>H + ，Cu2+先放电，Cu2+放电结束后，水中H +才会放电。
【问题4】根据实验现象，推导书写电极反应式。
【回答】现象：
阳极→黄绿色气体→湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝→推理产物-Cl
2
阴极→有红色金属析出→推理产物-Cu
电极反应式：
阳极：2Cl--2e-=Cl ↑ 阴极：Cu2+＋2e-=Cu
2
【知识检测】
（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
一、电解池
【投屏】
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。
【讨论】分小组讨论电解池构成的条件。
【老师】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。
二、电解池的工作原理
【讨论】分小组讨论，根据对电解CuCl 溶液的学习总结电解池工作原理。
2
【问题1】如何判断电解池的阴极、阳极。
【投屏】
【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
2
断正确的是（ ）
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
【思考】电解氯化铜溶液实验中，电解质溶液中存在Cl-、OH-、Cu2+、H+四种离子，
为什么阳极反应为Cl-失去电子生成Cl 而不是OH-失去电子生成O 呢？为什么阴极
2， 2
反应为Cu2+得到电子生成Cu单质 而不是H+得到电子生成H 呢？
， 2
【老师】点解产物是由溶液中的离子的放电顺序所决定的，那么我们来总结一下：
阳极：失电子，发生氧化反应—比较——还原性(失电子能力）强弱
①若为金属（非惰性）电极，电极失电子，金属在阳极失电子被氧化成阳离子进入溶
液，阴离子不容易在电极上放电。
②若为惰性电极，电解质溶液中阴离子“争”失电子 。
阴离子的放电顺序是：
S2->SO2->I ->Br->Cl->OH->NO ->SO2-(等含氧酸根离子）>F-
3 3 4
阴极：得电子，发生还原反应—比较——氧化性(得电子能力）强弱
① 电极本身不参加反应
②一定是电解质溶液中阳离子“争”得电子
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）
【问题】根据学习的电解规律，分小组讨论书写电解池的电极反应式的方法。
【学生】分析电解反应(用惰性电极时)的一般思路，以“电解氯化铜溶液”为例：
（1）明确溶液中存在哪些离子
电解氯化铜溶液实验中，电解质溶液中存在Cl-、OH-、Cu2+、H+四种离
子（2）离子的移动方向；
阴离子移向阳极；阳离子移向阴极；
（3）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→Cu2+、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：Cu2+>H+
阳极：2Cl- - 2 e- = Cl ↑ 阴极：Cu2+ + 2e-= Cu
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
2
2NaOH+H ↑+Cl↑，下列说法错误的是
2 2
A．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 一、 酸、碱、盐溶液电解规律(惰性电极) 利用已
动 有知
（一）电解水型
二 识，预
、 【过渡】已经掌握了电解池（惰性电极）工作时的电解规律； 测物质
电 的性
【互动】与学生互动问答，提问阴极，阳极离子放电顺序，可以实现课堂效果，同时
解 质，培
又可以强化基础知识。
质 养利用
溶 【讨论1】分小组讨论，含氧酸的电解规律，如电解HSO 、HNO 等溶液； 所学解
2 4 3
液 决实际
【投屏】阳极 ：2HO－4e－＝ 4H+ +O ↑； 阴极： 4H+ +4e－＝2H ↑
用 2 2 2 问题的
惰 能力。
总反应：2HO ==== O ↑ +2H ↑
2 2 2
性
电 【问题1】电解一段时间后，溶液的浓度如何变化？通过什么方法可以恢复溶液状
极 态？
电
【学生】电解后溶液中溶质的质量分数增大，若要恢复原来的浓度，只需加入一定量
解
的水即可。
的
示 【讨论2】分小组讨论，的电解强碱规律，如电解NaOH、KOH等溶液；
例
【投屏】阳极 ： 4OH－－4e－＝2HO +O ↑ 阴极： 4HO +4e－＝2H ↑+ 4OH－
2 2 2 2
总反应：2HO ==== O ↑ +2H ↑
2 2 2
【问题2】电解一段时间后，溶液的浓度如何变化？通过什么方法可以恢复溶液状
态？
【学生】电解后溶液中溶质的质量分数增大，若要恢复原来的浓度，只需加入一定量
的水即可。
【讨论3】分小组讨论，氢前金属含氧酸盐的电解规律，如电解 NaSO 、KCO 等溶
2 4 3
液；
【投屏】阳极 ： 2HO－4e－＝ 4H+ +O ↑ 阴极： 4HO +4e－＝2H ↑+ 4OH－
2 2 2 2
总反应：2HO ==== O ↑ +2H ↑
2 2 2
（二）电解电解质本身
【讨论】分小组讨论，含电解HCl、CuCl 等溶液的电解规律；
2
【老师】根据电极离子的放电顺序，同学们可以直接写出电极反应式。
【投屏】
（1）电解HCl溶液
阳极： 2Cl －－ 2e－＝Cl↑ 阴极： 2H+ + 2e－＝ H ↑
2 2
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 ==== Cl ↑ + Cu
2 2
【老师】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(加入一定量的HCl气体，CuCl 固体)
2
（三）放氢生碱型
【讨论】分小组讨论，含电解NaCl、KCl、MgCl 、AlCl 溶液的电解规律；
2 3
【投屏】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总反应：2NaCl+2H O ===== 2NaOH+ Cl ↑ + H ↑
2 2 2
【总结】 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。
（四）放氧生酸型
【讨论】分小组讨论，含电解CuSO 溶液、AgNO 溶液的电解规律；
4 3
【投屏】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 ====== 2Cu+O ↑ +2H SO
4 2 2 2 4
【总结】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。
电解规律总结
阳极：失电子，发生氧化反应—比较——还原性(失电子能力）强弱
①若为金属（非惰性）电极，电极失电子，金属在阳极失电子被氧化成阳离子进入溶液，阴离
子不容易在电极上放电。
②若为惰性电极，电解质溶液中阴离子“争”失电子 。
课堂 阴离子的放电顺序是：
总结
S2->SO2->I ->Br->Cl->OH->NO ->SO2-(等含氧酸根离子）>F-
3 3 4
阴极：得电子，发生还原反应—比较——氧化性(得电子能力）强弱
② 电极本身不参加反应
②一定是电解质溶液中阳离子“争”得电子
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）
第四章 化学能与电能
第二节 电解池
一、电解池
1.定义：
2.电解池构成的条件：
二、电解原理
1.电解CuCl 溶液
2
2.惰性电极电解酸碱盐溶液
板书
（1）电解水型
设计
（2）电解电解质本身
教学方法：在教学中，我注重学生的实践操作和观察能力，通过演示实验和分组实验等方
式，让学生亲自动手操作，观察电解池的工作原理和过程。但是，在讲解理论知识时，应该更加注重学生的基础知识的掌握，加强讲解和讨论，让学生更好地理解电解池的基本概念、工作
原理和影响因素。
学生反馈：在教学过程中，我关注了学生的反馈和问题，并及时调整教学策略和方法。但
教学
是，还应该更加注重学生的个体差异，根据不同学生的学习特点和需求，制定不同的教学计划
反思
和方法，帮助他们更好地理解和掌握电解池知识。
实验安全和环保：在电解池实验教学中，我注重实验安全和环保，确保学生正确使用实验
器材和试剂，避免发生意外事故。但是，还应该加强实验废弃物的处理和管理，减少实验废弃
物的产生和对环境的影响。
联系实际：在教学中，我注重将电解池知识与实际生活和工业应用联系起来，让学生了解
电解池在生活和工业中的应用。但是，还应该更加注重将电解池知识应用到实际问题中，提高
学生的解决实际问题的能力。
总的来说，高二电解池的教学需要注重学生的实践操作、基础知识掌握、实验安全和环保
以及联系实际等方面。通过不断反思和改进，提高教学质量和效果，帮助学生更好地理解和掌
握电解池知识。
课后
作业 【练习1】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
2 2 2
说法错误的是
A．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；
【练习2】根据电解饱和食盐水的工作原理回答下列问题：(1)阳极：优先放电的离子： ，电极反应式： ，反应类型： 反应。
(2)阴极：优先放电的离子： ，电极反应式： ，反应类型： 反应。
(3)阳极产物为 ，阴极产物为： 。
【答案】(1) Cl- 2Cl--2e-=Cl↑ 氧化
2
(2) H O的H+ (或H+) 2H O+2e-=H ↑+2OH-或(2 H++2e-=H ↑ ) 还原
2 2 2 2
(3) Cl NaOH、H
2 2
【解析】(1)根据电解池中阳极的放电顺序(电极本身＞S2-＞I-＞Br-＞Cl-＞OH-＞含氧酸根离子＞
F-)可知：Cl-优先于OH-放电，电极反应式为：2Cl--2e-=Cl↑，阳极发生氧化反应，故答案为：
2
Cl-；2Cl--2e-=Cl↑；氧化反应；
2
(2)根据电解池中阴极的放电顺序(Ag+>Fe3+>Hg2+>Cu2+>H+(酸)>Pb2+ >Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+
(水)>Al3+>Mg2+>Na+ >Ca2+>K+)可知，H+优先Na+放电，电极反应式为：2HO+2e-=H ↑+2OH-或(2
2 2
H++2e-=H ↑ )，阴极发生还原反应，故答案为：HO的H+ (或H+)；2HO+2e-=H ↑+2OH-或(2 H+
2 2 2 2
+2e-=H ↑ )；还原；
2
(3)根据上述分析可知，阳极产物为Cl，阴极产物为H，剩余的OH-与从阳极室通过离子交换
2 2
膜过来的Na+形成NaOH溶液，故阴极产物为：NaOH、H，故答案为：Cl；NaOH、H。
2 2 2
