高中化学含膜电化学装置解题策略公开课优质课件-一等奖.pptx

1、电化学中 化学解题策略“膜”电化学装置考察变迁电化学装置考察变迁【备考札记备考札记】考考纲要求纲要求展望展望201920191.1.理解理解原电池和电解池的原电池和电解池的构成构成、工作原理及、工作原理及 应用，能写出电极反应和总反应方程式。应用，能写出电极反应和总反应方程式。2.2.了解常见化学电源种类及其工作原理。了解常见化学电源种类及其工作原理。3.3.了解了解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危止害及防止金属腐蚀的措施。蚀的危止害及防止金属腐蚀的措施。心中有目标，学习有方向心中有目标，学习有方向年份年份2014201420152015201620162

2、0182018试题类型填空和简答题选择题选择题填空题和选择题赋分6分6分6分9分命题背景材料“四室电渗析”制备次磷酸微生物电池工作原理“三室式电渗析法”处理废水CO2和H2S的高效去除、三室膜技术题干表述方式文字表述+离子交换膜+电解装置图像文字表述+离子交换膜+电池装置图像文字表述+离子交换膜+电解装置图像文字表述+离子交换膜+电解装置图像装置类型四室电解池双室原电池三室电解池双室和电解池离子交换膜类型和数目阳膜2个阴膜1个质子交换膜1个未知2个质子交换膜1个、阳离子交换膜2个考点阳极反应式；分析产品得到的原因；工艺流程的评价正极反应产物；判断质子移动的方向；电池总反应；微生物的作用离子的迁

3、移方向；正极区的PH变化；负极电极方程式判断；相关计算阴极电极反应；总反应；电池的电势；阳极电极反应本节课我们就以含离子交换膜的电化学装置为本节课我们就以含离子交换膜的电化学装置为例来总结电化学的解题策略例来总结电化学的解题策略考情分析考情分析新情境老问题【备考札记备考札记】离离子交换膜子交换膜是一种含有离子基团的、对溶液中的离子具有选是一种含有离子基团的、对溶液中的离子具有选择透过能力的高分子膜，也称为离子选择透过性膜。择透过能力的高分子膜，也称为离子选择透过性膜。阳离子交阳离子交换膜换膜阴离子阴离子交换膜交换膜质子质子交换交换其他其他离子交换膜的作用：离子交换膜的作用：1 1.隔隔离作用：

4、两离作用：两池溶池溶液，液，隔离气体，隔离气体，防止发生某些反应。防止发生某些反应。2.2.传到作用：传到离子，均衡离子传到作用：传到离子，均衡离子浓度和平衡电荷，电解质中电流的浓度和平衡电荷，电解质中电流的传导。传导。3.3.消除作用：消除液接电势消除作用：消除液接电势消除电流持续的阻碍消除电流持续的阻碍分类：分类：氯碱工业：氯碱工业：电解饱和电解饱和 NaCl 溶溶液液2NaCl+2H2O Cl2 +H2 +2NaOH 电解阳极：阳极：2Cl-2e-=Cl2阴极：阴极：2H2O+2e-=H2+2OH-回忆过往回忆过往 你的你的“膜膜”样样离子交换膜的作用：离子交换膜的作用：（1 1）防止阳

5、极产生的）防止阳极产生的Cl2进入阴极室与进入阴极室与NaOH反应，反应，导致产品不纯。导致产品不纯。（2 2）防止与阴极产生的）防止与阴极产生的氢气混合发生爆炸氢气混合发生爆炸【2016年新课标1卷 11题 6分】三室式三室式电渗析法处理含电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图所示，废水的原理如图所示，采用惰性电极，采用惰性电极，abab、cdcd均为离子交换膜，在直流均为离子交换膜，在直流电场的作用下，两膜中间的电场的作用下，两膜中间的Na+和和SO42可通过离子可通过离子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室下列叙述正确的交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室下列叙述正

6、确的是（）是（）A通电后中间隔室的通电后中间隔室的SO42离子向正极迁移，正极区溶液离子向正极迁移，正极区溶液pH增大增大B该法在处理含该法在处理含Na2SO4废水时可以得到废水时可以得到NaOH和和H2SO4产品产品C负极反应为负极反应为2H2O4e=O2+4H+，负极区溶液，负极区溶液pH降低降低D当电路中通过当电路中通过1mol电子的电量时，会有电子的电量时，会有0.5mol的的O2生成生成寻你方向寻你方向 体味高考体味高考含膜电解池含膜电解池命题点：命题点：1 1、电极判断、电极判断2 2、电极和总方程式书写、电极和总方程式书写3 3、电流传递、电流传递4 4、电极产物及影响、电极产物

7、及影响5 5、计算、计算H2O2Na+SO42-阴极阴极阳极阳极2H2O-4e-=H2+4OH-c(OH-)c(H+)PH增大，产物增大，产物NaOH2H2O-4e-=O2+H+c(H+)c(OH-)PH减小减小，产物，产物H2SO4隔离两池溶隔离两池溶液，防止液，防止发生某些反应，选择发生某些反应，选择性让某类离子通过性让某类离子通过H H3 3POPO2 2可用电渗析法制备可用电渗析法制备,“,“四室电渗析法四室电渗析法”工作原理如图所示工作原理如图所示(阳膜和阴膜分别阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过只允许阳离子、阴离子通过)。写出阳极的电极反应式写出阳极的电极反应式:。分析产品室可

8、得到分析产品室可得到H H3 3POPO2 2的原因的原因:。早期采用早期采用“三室电渗析法三室电渗析法”制备制备H H3 3POPO2 2:将将“四室电渗析法四室电渗析法”中阳极室的稀硫酸用中阳极室的稀硫酸用H H3 3POPO2 2稀溶液代替稀溶液代替,并撤并撤去去阳阳极室与产品室之间的阳膜极室与产品室之间的阳膜,从而合并了阳极室与产品室。其缺点是产品中从而合并了阳极室与产品室。其缺点是产品中混有混有 杂质杂质,该杂质产生的原因是该杂质产生的原因是 。体味体味高考高考2H2O-4e-=H2+4OH-c(OH-)c(H+)Na+通过阳膜移向阴膜通过阳膜移向阴膜2H2O-4e-=O2+H+c(

9、H+)c(OH-)H+通过阳膜移向产品室通过阳膜移向产品室NaH2PO2=Na+H2PO2-H+H2PO2-=H3PO2隔离两池溶隔离两池溶液，选择性液，选择性让某类离子通过，制备让某类离子通过，制备某些物质某些物质H+Na+H2PO2-解题思路解题思路宏宏观观辨辨识识微微观观探探析析2.2.根据电极反应根据电极反应判断判断 电荷电荷增减增减溶液溶液PHPH的变化等的变化等1.1.根据图文信息根据图文信息写出写出电极反应电极反应3.3.据电中性原则，据电中性原则，明确明确离子移动方向离子移动方向（避免副反应避免副反应），），确定确定膜的类型膜的类型。4.4.根据电子得失守恒进行相关计算根据电子

10、得失守恒进行相关计算含膜含膜电解池电解池的解题思路的解题思路 厨房垃圾发酵液可厨房垃圾发酵液可通过电渗析法通过电渗析法处理，同时得到乳酸的原理如处理，同时得到乳酸的原理如图所示图所示(图中图中 HA表示乳酸分子，表示乳酸分子，A表示乳酸根离子，乳酸的摩表示乳酸根离子，乳酸的摩尔质量为尔质量为 90 gmol1)。下列有关说法中正确的是（。下列有关说法中正确的是（）A 阳极的电极反应式为阳极的电极反应式为 4OH 4e =2H2O+O2 B H+从阳极通过阳离子交换膜向阴极移动从阳极通过阳离子交换膜向阴极移动C A通过阴离子交换膜从阴极进入浓缩室通过阴离子交换膜从阴极进入浓缩室D 400 mL1

11、0 gL1乳酸溶液通电一段时间后，浓度上升为乳酸溶液通电一段时间后，浓度上升为 145 gL1(溶液体积变化忽略溶液体积变化忽略)不计不计)，阴极上产生的，阴极上产生的H H2 2在标准状况下的体积约为在标准状况下的体积约为 4.48 L4.48 L模拟高考模拟高考【2015年新课标1卷 11题 6分】是指在微是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装生物的作用下将化学能转化为电能的装置置微生物电池，微生物电池，其工作原理如图所示其工作原理如图所示下列下列有关微生物电池的说法错误的是（有关微生物电池的说法错误的是（）A正极反应中有正极反应中有CO2生成生成B微生物促进了反应中电子的转移微生物促

12、进了反应中电子的转移C质子通过交换膜从负极区移向正极区质子通过交换膜从负极区移向正极区D电池总反应为电池总反应为C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O寻你方向寻你方向 体味高考体味高考含膜原电池含膜原电池命题点：命题点：1 1、电极判断、电极判断2 2、电极和总方程式书写、电极和总方程式书写3 3、电流传递、电流传递4 4、电极产物及影响、电极产物及影响5 5、计算、计算O2O0 -2 正正极极负负极极C6H12O6 CO20 +4 6O2+24e-+24H+=12H2O C6H12O6-24e-+6H2O=6CO2+24H+解题思路解题思路【20142014福建理综化学卷，福建理综化学卷

13、，T11T11】某原电池装置如右图所示，电某原电池装置如右图所示，电池总反应为池总反应为2AgCl22AgCl。下列说法正确的是（。下列说法正确的是（）A A正极反应为正极反应为AgCleAgClB B放电时，交换膜右侧溶液中有大放电时，交换膜右侧溶液中有大 量白色沉淀生成量白色沉淀生成C C若用若用NaCl溶液代替盐酸，则电池溶液代替盐酸，则电池总反应随之改变总反应随之改变D D当电路中转移当电路中转移0.01 mol e时，交时，交换膜左侧溶液中约减少换膜左侧溶液中约减少0.02 mol离子离子体味高考体味高考D宏宏观观辨辨识识微微观观探探析析1.1.根据图文信息根据图文信息判断判断反应物

14、和生成物反应物和生成物2.2.根据化合价升降判断正根据化合价升降判断正负极负极3.3.判断判断电子的移动方向，电子的移动方向，根据根据膜的类型，膜的类型，明确明确离子移动方向离子移动方向。4.4.根根据电极反应电据电极反应电子得失守恒进行相子得失守恒进行相关计算关计算含膜含膜原电池原电池的解题思路的解题思路 微生物燃料电池微生物燃料电池是指在微生物的作用下将化学能转化是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置。某微生物燃料电池的工作原理如图所示为电能的装置。某微生物燃料电池的工作原理如图所示,下列说法正确的是下列说法正确的是()A.电子从电子从b b流出流出,经外电路流向经外电路流向a aB

15、.HS-在硫氧化菌作用下转化为在硫氧化菌作用下转化为SO42-的的反应是反应是HS-+4H2O-8e-=SO42-+9H+C.如果将有机反应物直接燃烧如果将有机反应物直接燃烧,能量的能量的利用率不会变化利用率不会变化D.若该电池电路中有若该电池电路中有0.4 mol电子发生电子发生转移转移,则有则有0.5 mol H+通过质子交换膜通过质子交换膜模拟高考模拟高考B用用CH4/O2碱性燃料电池电解碱性燃料电池电解MnSO4溶液制备溶液制备MnO2的装置如图所示。下列说法正确的是（的装置如图所示。下列说法正确的是（）A、电极电极a上反应式为上反应式为CH4+2H2O-8e-=CO2+8H+B、电极

16、电极b为正极，通入的气体为正极，通入的气体Y Y是是O2C、电解过程中，质子交换膜右侧电解过程中，质子交换膜右侧PH不断增大不断增大D、转移转移1mole-时，电极时，电极c c处生成处生成2mol MnO2双池综合双池综合B电极电极反应物反应物电极电极产物产物过程过程失电子失电子场所场所(负极或阳极负极或阳极)得电子得电子场所场所(正极或阴极正极或阴极)电子电子导体导体 (导线导线)离子离子导体导体装置装置维度维度原理原理维度维度现象现象还原剂还原剂氧化产物氧化产物e e-e e-得得e e-氧化剂氧化剂还原产物还原产物阴阴离离子子阳阳离离子子失失e e-应用和应用和社会价社会价值维度值维度新新型型电电源源制制备备物物质质环环境境保保护护.宏观宏观模型模型微粒微粒观念观念（1 1）交换膜作用及类型）交换膜作用及类型（2 2）交换摸的选择）交换摸的选择与计与计算算(含离子移动、质量变含离子移动、质量变化、化、PHPH变化变化等）等）电化学中 化学谢谢“膜”