高二 人教版 化學(xué) 選擇性必修1 第四章《化學(xué)反應(yīng)與電能》課件

高二—人教版—化學(xué)—選擇性必修1—第四章化學(xué)反應(yīng)與電能

學(xué)習(xí)目標(biāo)1.利用圖示法梳理電化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)，能分析、解釋原電池和電解池的工作原理，明晰電化學(xué)認(rèn)知模型。2.利用電化學(xué)原理解決能源、電解精煉、電鍍和金屬防護(hù)等實(shí)際問題。3.利用電化學(xué)的認(rèn)知模型，掌握電極反應(yīng)式的書寫方法和提高新型電源、串聯(lián)電池的分析能力?！締栴}1】原電池、電解池的反應(yīng)本質(zhì)是什么？原電池、電解池的反應(yīng)本質(zhì)是氧化還原反應(yīng)。環(huán)節(jié)一：化學(xué)反應(yīng)與電能的相互轉(zhuǎn)化化學(xué)能電能氧化劑+還原劑還原產(chǎn)物+氧化產(chǎn)物失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)得電子，發(fā)生還原反應(yīng)原電池電解池【問題2】原電池、電解池的能量轉(zhuǎn)化形式是什么？【問題3】請(qǐng)說出下列裝置的名稱。原電池電解池環(huán)節(jié)二：對(duì)比原電池、電解池兩種裝置，辨識(shí)原電池與電解池及其工作原理【任務(wù)一】填寫表格：原電池與電解池的異同原電池電解池裝置實(shí)例形成條件

①兩個(gè)電極②電解質(zhì)溶液③形成閉合回路④自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)①兩個(gè)電極②直流電源③電解質(zhì)溶液④形成閉合回路電解池與原電池異同(續(xù))原電池電解池電極名稱

電極反應(yīng)

電子流向

極→

極電源

極→電解池

極電解池

極→電源

極陽極：活性電極金屬失電子或溶液中的陰離子失電子，氧化反應(yīng)陰極：溶液中的陽離子得電子，還原反應(yīng)負(fù)極：還原劑失電子，氧化反應(yīng)正極：氧化劑得電子，還原反應(yīng)陽極：與電源正極相連陰極：與電源負(fù)極相連負(fù)極：還原劑失電子的場所正極：氧化劑得電子的場所負(fù)正負(fù)陰陽正【任務(wù)二】（1）在圖中標(biāo)出電子流動(dòng)方向。（2）寫出各電極的電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式。原電池電解池【任務(wù)二】（1）在圖中標(biāo)出電子流動(dòng)方向。（2）寫出各電極的電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式。原電池e-負(fù)極：2H2-4e-=4H+正極：O2+4e-+4H+=2H2O總的反應(yīng)式：2H2+O2=2H2O+-【任務(wù)二】（1）在圖中標(biāo)出電子流動(dòng)方向。（2）寫出各電極的電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式。電解池陰極陽極e-陰極：4H++4e-=2H2↑陽極：2H2O-4e-=

O2

↑+4H+總的反應(yīng)式：2H2O=2H2↑+O2↑電解電極

反應(yīng)物電極

產(chǎn)物微觀過程宏觀現(xiàn)象裝置要素原理要素

電子

場所

電子

場所電子

導(dǎo)體離子

導(dǎo)體

用電器或

電化學(xué)裝置工作原理思維模型

劑

電子

產(chǎn)物【任務(wù)三】完善電化學(xué)工作原理思維模型:寫出電極名稱、陰陽離子移動(dòng)方向、電極發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)類型、得失電子情況和產(chǎn)物類型。

劑

電子

產(chǎn)物負(fù)極或陽極正極

或陰極還原還原氧化氧化失得失得陽離子遷移方向陰離子遷移方向練習(xí)1.新型高效的甲烷燃料電池采用鉑為電極材料，兩電極上分別通入CH4和O2

，電解質(zhì)為KOH溶液。某研究小組將兩個(gè)甲烷燃料電池串聯(lián)后作為電源，進(jìn)行飽和氯化鈉溶液電解實(shí)驗(yàn)，如下圖所示。（1）甲烷燃料電池工作時(shí)，其電極反應(yīng)分別為：正極

；負(fù)極

。O2+4e-+2H2O=4OH-CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O負(fù)極正極負(fù)極正極燃料電池電解池環(huán)節(jié)三:應(yīng)用電化學(xué)工作原理思維模型解決實(shí)際問題負(fù)極正極負(fù)極正極燃料電池陽極陰極電解池（2）閉合開關(guān)K后，a、b電極上均有氣體產(chǎn)生，其中b電極上得到的是

，電解NaCl溶液的總反應(yīng)式為

。H22NaCl

+2H2O=2NaOH

+H2↑+Cl2↑電解

陰極：4H2O+4e-=2H2↑+4OH-（3）若每個(gè)電池甲烷通入量為1L（標(biāo)準(zhǔn)狀況），且反應(yīng)完全，則理論上最多能產(chǎn)生氯氣的體積為

L。負(fù)極正極負(fù)極正極燃料電池陽極陰極電解池守恒法CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O2Cl??2e?=Cl2↑

CH4~8e?

~4Cl2

4L1L4L（4）如果要在鐵上鍍銅，上圖應(yīng)如何改動(dòng)？負(fù)極正極負(fù)極正極燃料電池鐵銅CuSO4溶液教材第116頁

第11題改編（5）如果精煉銅，上圖應(yīng)如何改動(dòng)？（粗銅中有少量Zn、Fe、Ag、Au),寫出精煉銅的電極反應(yīng)式、陽極泥成分。負(fù)極正極負(fù)極正極燃料電池精銅粗銅陰極：Cu2++2e-=Cu（精銅）陽極：Zn—2e-=Zn2+Fe—2e-=Fe2+Cu(粗銅)—2e-=Cu2+陽極泥：Ag、AuCuSO4溶液（6）利用外加電流法對(duì)鋼鐵進(jìn)行保護(hù)，上圖應(yīng)如何改動(dòng)？負(fù)極正極負(fù)極正極燃料電池鋼鐵電鍍和電解精煉的對(duì)比電鍍電解精煉電極材料電解質(zhì)溶液裝置圖陽極——鍍層金屬陰極——待鍍金屬（鍍件）陽極——不純金屬陰極——純金屬含有鍍層金屬陽離子的電解質(zhì)溶液含被精煉的金屬陽離子的電解質(zhì)溶液【小結(jié)1】電解的應(yīng)用犧牲陽極法外加電流法原理

保護(hù)方法

裝置圖

犧牲陽極法和外加電流法的比較原電池電解池使被保護(hù)的金屬與比它活潑的金屬接觸，被保護(hù)的金屬作正極。使被保護(hù)的金屬與電源負(fù)極接觸，被保護(hù)的金屬作陰極?！拘〗Y(jié)2】金屬的防護(hù)練習(xí)2.氯堿工業(yè)是高耗能產(chǎn)業(yè)，一種將電解池與燃料電池相組合的新工藝節(jié)能超過30%。在這種工藝設(shè)計(jì)中，相關(guān)物料的傳輸與轉(zhuǎn)化關(guān)系如下圖所示，其中的電極未標(biāo)出，所用的離子交換膜都只允許陽離子通過。教材第116頁

第10題（1）圖中X、Y分別

、

（填化學(xué)式），分析比較圖示中a%與b%的大?。?/p>

。Na+陰極陽極H2Cl2H2Cl2a%<b%正極：O2+4e-+2H2O=4OH-負(fù)極正極Na+（2）燃料電池電池B中的電極反應(yīng)。正極：

，負(fù)極：

。負(fù)極正極H2O2+4e-+2H2O=4OH-2H2-4e-+4OH-=4H2O（3）這種設(shè)計(jì)的主要節(jié)能之處在于（寫出兩處）：

；

。燃料電池可補(bǔ)充電解池消耗的電能提高產(chǎn)出堿液中溶質(zhì)的濃度判斷裝置類型確定電極確定電極反應(yīng)（有無電源）從裝置確定：電子流向、電流流向、陰陽離子移動(dòng)方向從原理確定：化合價(jià)升降從原理確定：氧化還原原理從題目信息確定：非已有儲(chǔ)備知識(shí)抓題目信息綜合答題電化學(xué)解題的一般思路：環(huán)節(jié)四：小結(jié)謝謝觀看！高二—人教版—化學(xué)—選擇性必修1—第四章化學(xué)反應(yīng)與電能答疑

練習(xí)1.目前電解除磷裝置多采用鐵板或鋁板作為電極，電極板浸沒在水中，陽極在直流電源作用下電解產(chǎn)生Fe2＋或Al3＋，F(xiàn)e2＋可進(jìn)一步氧化生成Fe3＋，這些離子能與污水中的PO43-反應(yīng)生成不溶性化合物，可通過固液分離得到去除。思考：（1）根據(jù)材料分析電解除磷時(shí)為什么將鐵板或鋁板作陽極？根據(jù)題意，活潑金屬鐵板或鋁板作陽極，在直流電源作用下，發(fā)生氧化反應(yīng)，失去電子生成相應(yīng)的金屬陽離子，提供能與磷酸根結(jié)合生成沉淀的陽離子，根據(jù)電解池的工作原理，鐵板或鋁板作陽極。（2）用鐵作電極，利用如下圖所示裝置除去含CN－、Cl－廢水中的CN－時(shí)，控制溶液pH為9～10，CN－與陽極產(chǎn)生的ClO－反應(yīng)生成無污染的氣體。思考在該裝置中鐵應(yīng)該作什么電極并寫出陽極的電極反應(yīng)式。因?yàn)殛枠O發(fā)生的是廢水中的Cl－氧化生成ClO－的反應(yīng)，因此鐵電極作陰極。Cl－=ClO－陽極：＋2OH－＋H2O－2e－-1+1電極反應(yīng)式的書寫步驟：電子守恒→電荷守恒→原子守恒練習(xí)2.一種用于心臟起搏器的微型電池具有容量大、壽命長和電壓穩(wěn)定等特點(diǎn)。該電池的電極材料是石墨和鋰，電解質(zhì)溶液為等物質(zhì)的量的LiCl、AlCl3溶解在SOCl2中形成的溶液。這種電池的總反應(yīng)為8Li+3SOCl2=6LiCl+Li2SO3+2S，則該電池的負(fù)極反應(yīng)為

，正極反應(yīng)為

。Li-e-=Li+3SOCl2+8e-=2S+6Cl-+SO32-教材第115頁

第3題0+1+40練習(xí)3.某同學(xué)組裝如圖所示電化學(xué)裝置，電極I為Al，其它電極均為Cu。下列說法錯(cuò)誤的是A．電極Ⅰ發(fā)生氧化反應(yīng)B．相同的時(shí)間內(nèi)，電極Ⅱ與Ⅳ質(zhì)量變化相同C．電極Ⅲ的電極反應(yīng)：4OH――4e－＝2H2O＋O2↑D．電流方向：電極Ⅳ→→電極IA原電池電解池負(fù)極正極陰極陽極負(fù)極：Al-3e-=Al3+電極Ⅱ:Cu2++2e-=Cu電極Ⅳ:Cu2++2e-=Cu電極Ⅲ:Cu－2e－＝Cu2+CB．放電時(shí)，1molCO2轉(zhuǎn)化為HCOOH，轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為2molC．充電時(shí)，電池總反應(yīng)