高中化學含膜電化學(2020屆公開課)課件

歡迎光臨電白一中高三化學備課組2019.9.26歡迎光臨電白一中高三化學備課組2019.9.261電化學中的“膜”化學廣東省茂名市2020屆高考督導課電白區(qū)第一中學制作電化學中的“膜”化學廣東省茂名市2020屆高考督導課電白區(qū)第【備考札記】考綱要求展望20201.理解原電池和電解池的構成、工作原理及應用，能寫出電極反應和總反應方程式。2.了解常見化學電源種類及其工作原理。3.了解金屬發(fā)生電化學腐蝕的原因、金屬腐蝕的危止害及防止金屬腐蝕的措施。心中有目標，學習有方向【備考札記】考綱要求展望20201.理解原電池和電解池的構成【備考札記】離子交換膜是一種含有離子基團的、對溶液中的離子具有選擇透過能力的高分子膜，也稱為離子選擇透過性膜。陽離子交換膜陰離子交換膜質子交換膜其他離子交換膜的作用：1.隔離作用：隔離兩池溶液，隔離氣體，防止發(fā)生某些反應。2.傳導作用：傳導離子，均衡離子濃度和平衡電荷。3.消除作用：消除電流持續(xù)的阻礙分類：【備考札記】離子交換膜是一種含有離子基團的、對溶液中的離子具回憶往“試”

你的“膜”樣（2015.新課標I卷,11）（2016.新課標I卷,11）（2018.新課標I卷,27）（2018.新課標3卷,27）（2019.新課標I卷,12）（2014.新課標I卷,27）——電化學裝置考察變遷四室電解池雙室原電池三室電解池雙室電解池雙室原電池回憶往“試”你的“膜”樣（2015.新課標I卷,11）5年份20142015201620182019試題類型填空和簡答題選擇題選擇題填空題和選擇題選擇題賦分6分6分6分9分6分命題背景材料“四室電滲析”制備次磷酸微生物電池工作原理“三室式電滲析法”處理廢水CO2和H2S的高效去除、三室膜技術微生物電池工作原理題干表述方式文字表述+離子交換膜+電解裝置圖像文字表述+離子交換膜+電池裝置圖像文字表述+離子交換膜+電解裝置圖像文字表述+離子交換膜+電解裝置圖像文字表述+未知交換膜+電池裝置圖像裝置類型四室電解池雙室原電池三室電解池雙室和電解池雙室原電池離子交換膜類型和數目陽膜2個陰膜1個質子交換膜1個未知交換膜2個質子交換膜1個、陽離子交換膜2個未知交換膜1個考點陽極反應式；分析產品得到的原因；工藝流程的評價正極反應產物；判斷質子移動的方向；電池總反應；微生物的作用離子的遷移方向；正極區(qū)的PH變化；負極電極方程式判斷；相關計算陰極電極反應；總反應；電池的電勢；陽極電極反應工藝流程的評價；陰極反應式；正極反應產物；判斷質子移動的方向；考情分析新情境老問題年份20142015201620182019試題類型填空和簡（選修4—P77）命題依據：不忘初心重視課本注意源于課本高于課本交換膜（選修4—P77）命題依據：不忘初心重視課本注意源于課7例1、【2015年新課標1卷11題】是指在微生物的作用下將化學能轉化為電能的裝置．微生物電池，其工作原理如圖所示下列有關微生物電池的說法錯誤的是（）A．正極反應中有CO2生成B．微生物促進了反應中電子的轉移C．質子通過交換膜從負極區(qū)移向正極區(qū)D．電池總反應為C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O命題點：1、電極判斷2、電極和總方程式書寫3、電流傳遞4、電極產物及影響5、計算【活動探究一】交換膜在原電池中的應用A負極正極C6H12O6~CO20+4O2~H2O0-2

C6H12O6-24e-+6H2O=6CO2+24H+6O2+24e-+24H+=12H2OH+負極例1、【2015年新課標1卷11題】是指在微A．正極反應中有BH2-2e-=2H+或(H2+2MV2+=2H++2MV+)N2+6e-

+6H+=2NH3

或（N2+6H++6MV+=2NH3+6MV2+)負極正極負極H+BH2-2e-=2H+或N2+6e-+6H+宏觀辨識微觀探析1.根據圖文信息判斷反應物和生成物2.根據化合價升降判斷正負極3.判斷電子的移動方向，根據膜的類型，明確離子移動方向。4.根據電極反應電子得失守恒進行相關計算含膜原電池的解題思路宏觀辨識微觀探析1.根據圖文信息2.根據化合價升降判斷正負極例2、【2016年新課標1卷11題】三室式電滲析法處理含Na2SO4廢水的原理如圖所示，采用惰性電極，ab、cd均為離子交換膜，在直流電場的作用下，兩膜中間的Na+和SO42﹣可通過離子交換膜，而兩端隔室中離子被阻擋不能進入中間隔室．下列敘述正確的是（）A．通電后中間隔室的SO42﹣離子向正極遷移，正極區(qū)溶液pH增大B．該法在處理含Na2SO4廢水時可以得到NaOH和H2SO4產品C．負極反應為2H2O﹣4e﹣=O2

↑

+4H+，負極區(qū)溶液pH降低D．當電路中通過1mol電子的電量時，會有0.5mol的O2生成命題點：1、電極判斷2、電極和總方程式書寫3、電流傳遞4、電極產物及影響5、計算【活動探究二】交換膜在電解池中的應用BH2O2Na+

SO42-陰極陽極2H2O-4e-=O2↑+4H+PH減小，產物H2SO42H2O+2e-=H2↑+2OH-PH增大，產物NaOH陽極例2、【2016年新課標1卷11題】三室式A．通電后中間變式訓練2、【2014年新課標1卷

27題

節(jié)選】H3PO2可用電滲析法制備,“四室電滲析法”工作原理如圖所示(陽膜和陰膜分別只允許陽離子、陰離子通過)。①寫出陽極的電極反應式:

。

②分析產品室可得到H3PO2的原因:

。

③早期采用“三室電滲析法”制備H3PO2:將“四室電滲析法”中陽極室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替,并撤去陽極室與產品室之間的陽膜,從而合并了陽極室與產品室。其缺點是產品中混有

雜質,該雜質產生的原因是

。

2H2O﹣4e﹣=O2↑+4H+陽極室的H+穿過陽膜擴散至產品室，原料室的H2PO2﹣穿過陰膜擴散至產品室，二者反應生成H3PO2PO43﹣（或HPO42﹣、H2PO4﹣、H3PO4）H2PO2﹣或H3PO2被氧化H+H2PO2-Na+2H2O+2e-=H2↑+2OH-Na+通過陽膜移向陰極室2H2O-4e-=O2↑+4H+H+通過陽膜移向產品室H2PO2-通過陰膜移向產品室，發(fā)生反應H++H2PO2-=

H3PO2陽極陰極2H2O﹣4e﹣=O2↑+4H+陽極室的H+穿過陽膜擴散至產宏觀辨識微觀探析2.根據電極反應判斷電荷增減溶液PH的變化等1.根據圖文信息寫出電極反應3.據電中性原則，明確離子移動方向（避免副反應），確定膜的類型。4.根據電子得失守恒進行相關計算含膜電解池的解題思路宏觀辨識微觀探析2.根據電極反應判斷電荷增減溶液PH例3、用CH4/O2堿性燃料電池電解MnSO4溶液制備MnO2的裝置如圖所示。下列說法正確的是（）A、電極a上反應式為CH4+2H2O-8e-=CO2+8H+B、電極b為正極，通入的氣體Y是O2C、電解過程中，質子交換膜右側PH不斷增大D、轉移1mole-時，電極c處生成2molMnO2B【活動探究三】交換膜在“雙池”中的綜合應用MnSO4~MnO2+2+4原電池電解池陽陰正負a極:

CH4-8e-

+10OH-=CO32-+7H2Ob極：2O2+

8e-

+4H2O=8OH-d極：2H

++2e-=H2↑c極：Mn2+-2e-

+2H2O=MnO2+4H+H+例3、用CH4/O2堿性燃料電池電解MnSO4溶液制備MnO電極

反應物電極

產物過程失電子

場所

(負極或陽極)得電子

場所

(正極或陰極)電子

導體

(導線)離子

導體

裝置維度原理維度現(xiàn)象還原劑氧化產物e-e-得e-氧化劑還原產物陽膜陰膜陰離子陽離子失e-應用和社會價值維度新型電源制備物質環(huán)境保護.....宏觀模型微粒觀念（1）交換膜作用及類型（2）交換摸的選擇與計算(含離子移動、質量變化、PH變化等）電極

反應物電極

產物過程失電子

場所

(負極或陽極)得電子作業(yè)：《備考指南》P1336.P1343.P1363.P1417、（2）作業(yè)：《備考指南》1．(2018·甘肅蘭州一中考前沖刺三模)如圖為一種微生物燃料電池結構示意圖，關于該電池敘述正確的是(

)A．正極反應式為MnO2＋4H＋＋2e－=Mn2＋＋2H2OB．微生物所在電極區(qū)放電時發(fā)生還原反應C．放電過程中，H＋從正極區(qū)移向負極區(qū)D．若用該電池給鉛蓄電池充電，MnO2電極質量減少8.7g，則鉛蓄電池負極增重9.6g模擬高考一A1．(2018·甘肅蘭州一中考前沖刺三模)如圖為一種微生物燃2．LiOH和鈷氧化物可用于制備鋰離子電池正極材料。利用如圖裝置電解制備LiOH，兩電極區(qū)電解液分別為LiOH和LiCl溶液。下列說法不正確的是(

)A．B極區(qū)電解液為LiOH溶液B．每產生標準狀況下2.24L氫氣，就有0.1mol陽離子通過交換膜進入陰極區(qū)C．電解過程中Li＋向B電極遷移D．陽極電極反應式為2Cl－－2e－===Cl2↑模擬高考二B2．LiOH和鈷氧化物可用于制備鋰離子電池正極材料。利用如圖歡迎光臨電白一中高三化學備課組2019.9.26歡迎光臨電白一中高三化學備課組2019.9.2619電化學中的“膜”化學廣東省茂名市2020屆高考督導課電白區(qū)第一中學制作電化學中的“膜”化學廣東省茂名市2020屆高考督導課電白區(qū)第【備考札記】考綱要求展望20201.理解原電池和電解池的構成、工作原理及應用，能寫出電極反應和總反應方程式。2.了解常見化學電源種類及其工作原理。3.了解金屬發(fā)生電化學腐蝕的原因、金屬腐蝕的危止害及防止金屬腐蝕的措施。心中有目標，學習有方向【備考札記】考綱要求展望20201.理解原電池和電解池的構成【備考札記】離子交換膜是一種含有離子基團的、對溶液中的離子具有選擇透過能力的高分子膜，也稱為離子選擇透過性膜。陽離子交換膜陰離子交換膜質子交換膜其他離子交換膜的作用：1.隔離作用：隔離兩池溶液，隔離氣體，防止發(fā)生某些反應。2.傳導作用：傳導離子，均衡離子濃度和平衡電荷。3.消除作用：消除電流持續(xù)的阻礙分類：【備考札記】離子交換膜是一種含有離子基團的、對溶液中的離子具回憶往“試”

你的“膜”樣（2015.新課標I卷,11）（2016.新課標I卷,11）（2018.新課標I卷,27）（2018.新課標3卷,27）（2019.新課標I卷,12）（2014.新課標I卷,27）——電化學裝置考察變遷四室電解池雙室原電池三室電解池雙室電解池雙室原電池回憶往“試”你的“膜”樣（2015.新課標I卷,11）23年份20142015201620182019試題類型填空和簡答題選擇題選擇題填空題和選擇題選擇題賦分6分6分6分9分6分命題背景材料“四室電滲析”制備次磷酸微生物電池工作原理“三室式電滲析法”處理廢水CO2和H2S的高效去除、三室膜技術微生物電池工作原理題干表述方式文字表述+離子交換膜+電解裝置圖像文字表述+離子交換膜+電池裝置圖像文字表述+離子交換膜+電解裝置圖像文字表述+離子交換膜+電解裝置圖像文字表述+未知交換膜+電池裝置圖像裝置類型四室電解池雙室原電池三室電解池雙室和電解池雙室原電池離子交換膜類型和數目陽膜2個陰膜1個質子交換膜1個未知交換膜2個質子交換膜1個、陽離子交換膜2個未知交換膜1個考點陽極反應式；分析產品得到的原因；工藝流程的評價正極反應產物；判斷質子移動的方向；電池總反應；微生物的作用離子的遷移方向；正極區(qū)的PH變化；負極電極方程式判斷；相關計算陰極電極反應；總反應；電池的電勢；陽極電極反應工藝流程的評價；陰極反應式；正極反應產物；判斷質子移動的方向；考情分析新情境老問題年份20142015201620182019試題類型填空和簡（選修4—P77）命題依據：不忘初心重視課本注意源于課本高于課本交換膜（選修4—P77）命題依據：不忘初心重視課本注意源于課25例1、【2015年新課標1卷11題】是指在微生物的作用下將化學能轉化為電能的裝置．微生物電池，其工作原理如圖所示下列有關微生物電池的說法錯誤的是（）A．正極反應中有CO2生成B．微生物促進了反應中電子的轉移C．質子通過交換膜從負極區(qū)移向正極區(qū)D．電池總反應為C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O命題點：1、電極判斷2、電極和總方程式書寫3、電流傳遞4、電極產物及影響5、計算【活動探究一】交換膜在原電池中的應用A負極正極C6H12O6~CO20+4O2~H2O0-2

C6H12O6-24e-+6H2O=6CO2+24H+6O2+24e-+24H+=12H2OH+負極例1、【2015年新課標1卷11題】是指在微A．正極反應中有BH2-2e-=2H+或(H2+2MV2+=2H++2MV+)N2+6e-

+6H+=2NH3

或（N2+6H++6MV+=2NH3+6MV2+)負極正極負極H+BH2-2e-=2H+或N2+6e-+6H+宏觀辨識微觀探析1.根據圖文信息判斷反應物和生成物2.根據化合價升降判斷正負極3.判斷電子的移動方向，根據膜的類型，明確離子移動方向。4.根據電極反應電子得失守恒進行相關計算含膜原電池的解題思路宏觀辨識微觀探析1.根據圖文信息2.根據化合價升降判斷正負極例2、【2016年新課標1卷11題】三室式電滲析法處理含Na2SO4廢水的原理如圖所示，采用惰性電極，ab、cd均為離子交換膜，在直流電場的作用下，兩膜中間的Na+和SO42﹣可通過離子交換膜，而兩端隔室中離子被阻擋不能進入中間隔室．下列敘述正確的是（）A．通電后中間隔室的SO42﹣離子向正極遷移，正極區(qū)溶液pH增大B．該法在處理含Na2SO4廢水時可以得到NaOH和H2SO4產品C．負極反應為2H2O﹣4e﹣=O2

↑

+4H+，負極區(qū)溶液pH降低D．當電路中通過1mol電子的電量時，會有0.5mol的O2生成命題點：1、電極判斷2、電極和總方程式書寫3、電流傳遞4、電極產物及影響5、計算【活動探究二】交換膜在電解池中的應用BH2O2Na+

SO42-陰極陽極2H2O-4e-=O2↑+4H+PH減小，產物H2SO42H2O+2e-=H2↑+2OH-PH增大，產物NaOH陽極例2、【2016年新課標1卷11題】三室式A．通電后中間變式訓練2、【2014年新課標1卷

27題

節(jié)選】H3PO2可用電滲析法制備,“四室電滲析法”工作原理如圖所示(陽膜和陰膜分別只允許陽離子、陰離子通過)。①寫出陽極的電極反應式:

。

②分析產品室可得到H3PO2的原因:

。

③早期采用“三室電滲析法”制備H3PO2:將“四室電滲析法”中陽極室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替,并撤去陽極室與產品室之間的陽膜,從而合并了陽極室與產品室。其缺點是產品中混有

雜質,該雜質產生的原因是

。

2H2O﹣4e﹣=O2↑+4H+陽極室的H+穿過陽膜擴散至產品室，原料室的H2PO2﹣穿過陰膜擴散至產品室，二者反應生成H3PO2PO43﹣（或HPO42﹣、H2PO4﹣、H3PO4）H2PO2﹣或H3PO2被氧化H+H2PO2-Na+2H2O+2e-=H2↑+2OH-Na+通過陽膜移向陰極室2H2O-4e-=O2↑+4H+H+通過陽膜移向產品室H2PO2-通過陰膜移向產品室，發(fā)生反應H++H2PO2-=

H3PO2陽極陰極2H2O﹣4e﹣=O2↑+4H+陽極室的H+穿過陽膜擴散至產宏觀辨識微觀探析2.根據電極反應判斷電荷增減溶液PH的變化等1.根據圖文信息寫出電極反應3.據電中性原則，明確離子移動方向（避免副反應），確定膜的類型。4.根據電子得失守恒進行相關計算含膜電解池的解題思路宏觀辨識微觀探析2.根據電極反應判斷電荷增減溶液PH例3、用CH4/O2堿性燃料電池電解MnSO4溶液制備MnO2的裝置如圖所示。下列說法正確的是（）A、電極a上反應式為CH4+2H2O-8e-=CO2+8H+B、電極b為正極，通入的氣體Y是O2C、電解過程中，質子交換膜右側PH不斷增大D、轉移1mole-時，電極c處生成2molMnO2B【活動探究三】交換膜在“雙池”中的綜合應用MnSO4~MnO2+2+4原電池電解池陽陰正負a極:

CH4-8e-

+10OH