高中化學(xué)含膜電化學(xué)(2020屆公開(kāi)課)

歡迎光臨電白一中高三化學(xué)備課組2019.9.26電化學(xué)中的“膜”化學(xué)廣東省茂名市2020屆高考督導(dǎo)課電白區(qū)第一中學(xué)制作【備考札記】考綱要求展望20201.理解原電池和電解池的構(gòu)成、工作原理及應(yīng)用，能寫(xiě)出電極反應(yīng)和總反應(yīng)方程式。2.了解常見(jiàn)化學(xué)電源種類(lèi)及其工作原理。3.了解金屬發(fā)生電化學(xué)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(biāo)，學(xué)習(xí)有方向【備考札記】離子交換膜是一種含有離子基團(tuán)的、對(duì)溶液中的離子具有選擇透過(guò)能力的高分子膜，也稱(chēng)為離子選擇透過(guò)性膜。陽(yáng)離子交換膜陰離子交換膜質(zhì)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(yīng)。2.傳導(dǎo)作用：傳導(dǎo)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(lèi)：回憶往“試”

你的“膜”樣（2015.新課標(biāo)I卷,11）（2016.新課標(biāo)I卷,11）（2018.新課標(biāo)I卷,27）（2018.新課標(biāo)3卷,27）（2019.新課標(biāo)I卷,12）（2014.新課標(biāo)I卷,27）——電化學(xué)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年份20142015201620182019試題類(lèi)型填空和簡(jiǎn)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(shù)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(lèi)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(lèi)型和數(shù)目陽(yáng)膜2個(gè)陰膜1個(gè)質(zhì)子交換膜1個(gè)未知交換膜2個(gè)質(zhì)子交換膜1個(gè)、陽(yáng)離子交換膜2個(gè)未知交換膜1個(gè)考點(diǎn)陽(yáng)極反應(yīng)式；分析產(chǎn)品得到的原因；工藝流程的評(píng)價(jià)正極反應(yīng)產(chǎn)物；判斷質(zhì)子移動(dòng)的方向；電池總反應(yīng)；微生物的作用離子的遷移方向；正極區(qū)的PH變化；負(fù)極電極方程式判斷；相關(guān)計(jì)算陰極電極反應(yīng)；總反應(yīng)；電池的電勢(shì)；陽(yáng)極電極反應(yīng)工藝流程的評(píng)價(jià)；陰極反應(yīng)式；正極反應(yīng)產(chǎn)物；判斷質(zhì)子移動(dòng)的方向；考情分析新情境老問(wèn)題（選修4—P77）命題依據(jù)：不忘初心重視課本注意源于課本高于課本交換膜例1、【2015年新課標(biāo)1卷11題】是指在微生物的作用下將化學(xué)能轉(zhuǎn)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(guān)微生物電池的說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）A．正極反應(yīng)中有CO2生成B．微生物促進(jìn)了反應(yīng)中電子的轉(zhuǎn)移C．質(zhì)子通過(guò)交換膜從負(fù)極區(qū)移向正極區(qū)D．電池總反應(yīng)為C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O命題點(diǎn)：1、電極判斷2、電極和總方程式書(shū)寫(xiě)3、電流傳遞4、電極產(chǎn)物及影響5、計(jì)算【活動(dòng)探究一】交換膜在原電池中的應(yīng)用A負(fù)極正極C6H12O6~CO20+4O2~H2O0-2

C6H12O6-24e-+6H2O=6CO2+24H+6O2+24e-+24H+=12H2OH+負(fù)極BH2-2e-=2H+或(H2+2MV2+=2H++2MV+)N2+6e-

+6H+=2NH3

或（N2+6H++6MV+=2NH3+6MV2+)負(fù)極正極負(fù)極H+宏觀辨識(shí)微觀探析1.根據(jù)圖文信息判斷反應(yīng)物和生成物2.根據(jù)化合價(jià)升降判斷正負(fù)極3.判斷電子的移動(dòng)方向，根據(jù)膜的類(lèi)型，明確離子移動(dòng)方向。4.根據(jù)電極反應(yīng)電子得失守恒進(jìn)行相關(guān)計(jì)算含膜原電池的解題思路例2、【2016年新課標(biāo)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(chǎng)的作用下，兩膜中間的Na+和SO42﹣可通過(guò)離子交換膜，而兩端隔室中離子被阻擋不能進(jìn)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(shí)可以得到NaOH和H2SO4產(chǎn)品C．負(fù)極反應(yīng)為2H2O﹣4e﹣=O2

↑

+4H+，負(fù)極區(qū)溶液pH降低D．當(dāng)電路中通過(guò)1mol電子的電量時(shí)，會(huì)有0.5mol的O2生成命題點(diǎn)：1、電極判斷2、電極和總方程式書(shū)寫(xiě)3、電流傳遞4、電極產(chǎn)物及影響5、計(jì)算【活動(dòng)探究二】交換膜在電解池中的應(yīng)用BH2O2Na+

SO42-陰極陽(yáng)極2H2O-4e-=O2↑+4H+PH減小，產(chǎn)物H2SO42H2O+2e-=H2↑+2OH-PH增大，產(chǎn)物NaOH陽(yáng)極變式訓(xùn)練2、【2014年新課標(biāo)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(yáng)膜和陰膜分別只允許陽(yáng)離子、陰離子通過(guò))。①寫(xiě)出陽(yáng)極的電極反應(yīng)式:

。

②分析產(chǎn)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(yáng)極室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替,并撤去陽(yáng)極室與產(chǎn)品室之間的陽(yáng)膜,從而合并了陽(yáng)極室與產(chǎn)品室。其缺點(diǎn)是產(chǎn)品中混有

雜質(zhì),該雜質(zhì)產(chǎn)生的原因是

。

2H2O﹣4e﹣=O2↑+4H+陽(yáng)極室的H+穿過(guò)陽(yáng)膜擴(kuò)散至產(chǎn)品室，原料室的H2PO2﹣穿過(guò)陰膜擴(kuò)散至產(chǎn)品室，二者反應(yīng)生成H3PO2PO43﹣（或HPO42﹣、H2PO4﹣、H3PO4）H2PO2﹣或H3PO2被氧化H+H2PO2-Na+2H2O+2e-=H2↑+2OH-Na+通過(guò)陽(yáng)膜移向陰極室2H2O-4e-=O2↑+4H+H+通過(guò)陽(yáng)膜移向產(chǎn)品室H2PO2-通過(guò)陰膜移向產(chǎn)品室，發(fā)生反應(yīng)H++H2PO2-=

H3PO2陽(yáng)極陰極宏觀辨識(shí)微觀探析2.根據(jù)電極反應(yīng)判斷電荷增減溶液PH的變化等1.根據(jù)圖文信息寫(xiě)出電極反應(yīng)3.據(jù)電中性原則，明確離子移動(dòng)方向（避免副反應(yīng)），確定膜的類(lèi)型。4.根據(jù)電子得失守恒進(jìn)行相關(guān)計(jì)算含膜電解池的解題思路例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(shuō)法正確的是（）A、電極a上反應(yīng)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(guò)程中，質(zhì)子交換膜右側(cè)PH不斷增大D、轉(zhuǎn)移1mole-時(shí)，電極c處生成2molMnO2B【活動(dòng)探究三】交換膜在“雙池”中的綜合應(yīng)用MnSO4~MnO2+2+4原電池電解池陽(yáng)陰正負(fù)a極:

CH4-8e-

+10OH-=CO32-+7H2Ob極：2O2+

8e-

+4H2O=8OH-d極：2H

++2e-=H2↑c(diǎn)極：Mn2+-2e-

+2H2O=MnO2+4H+H+電極

反應(yīng)物電極

產(chǎn)物過(guò)程失電子

場(chǎng)所

(負(fù)極或陽(yáng)極)得電子

場(chǎng)所

(正極或陰極)電子

導(dǎo)體

(導(dǎo)線)離子

導(dǎo)體

裝置維度原理維度現(xiàn)象還原劑氧化產(chǎn)物e-e-得e-氧化劑還原產(chǎn)物陽(yáng)膜陰膜陰離子陽(yáng)離子失e-應(yīng)用和社會(huì)價(jià)值維度新型電源制備物質(zhì)環(huán)境保護(hù).....宏觀模型微粒觀念（1）交換膜作用及類(lèi)型（2）交換摸的選擇與計(jì)算(含離子移動(dòng)、質(zhì)量變化、PH變化等）作業(yè)：《備考指南》P1336.P1343.P1363.P1417、（2）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(jié)構(gòu)示意圖，關(guān)于該電池?cái)⑹稣_的是(

)A．正極反應(yīng)式為MnO2＋4H＋＋2e－=Mn2＋＋2H2OB．微生物所在電極區(qū)放電時(shí)發(fā)生還原反應(yīng)C．放電過(guò)程中，H＋從正極區(qū)移向負(fù)極區(qū)D．若用該電池給鉛蓄電池充電，MnO2電極質(zhì)量減少8.7g，則鉛蓄電池負(fù)極增重9.6g模擬高考一