高中化學 第四章 專題提升四 電化學基礎(chǔ)課件 新人教版選修4-新人教版高中選修4化學課件

1、專題提升四電化學基礎(chǔ)專題提升四電化學基礎(chǔ)1.1.陌生電極反應式書寫方法陌生電極反應式書寫方法(1)(1)由陌生裝置想到教材中熟悉的裝置圖由陌生裝置想到教材中熟悉的裝置圖由陌生裝置圖遷移到由陌生裝置圖遷移到教材熟悉的裝置圖教材熟悉的裝置圖知識遷移知識遷移燃燃料料電電池池燃料燃料“COCO、H H2 2”教材上教材上“H H2 2”負極負極氧化劑氧化劑“O O2 2、COCO2 2”教材上教材上“O O2 2”正極正極“熔融碳酸鹽熔融碳酸鹽”教材上教材上“電解電解質(zhì)溶液質(zhì)溶液”電電解解池池“A”A”與電源負極相連與電源負極相連教材上教材上“X”X”與電源負極相連與電源負極相連“A”A”為陰極為陰極

2、發(fā)發(fā)生還原反應生還原反應“B”B”與電源正極相連與電源正極相連教材上教材上“Y”Y”與電源正極相連與電源正極相連“B”B”為陽極為陽極發(fā)發(fā)生氧化反應生氧化反應(2)(2)例說書寫步驟例說書寫步驟例例: :電解法處理含氮氧化物廢氣電解法處理含氮氧化物廢氣, ,可回收硝酸可回收硝酸, ,具有較高的環(huán)境收益和具有較高的環(huán)境收益和經(jīng)濟效益。實驗室模擬電解法吸收經(jīng)濟效益。實驗室模擬電解法吸收NOxNOx的裝置如圖所示的裝置如圖所示( (圖中電極均為圖中電極均為石墨電極石墨電極) )。(4)(4)檢查質(zhì)量、電荷是否守恒檢查質(zhì)量、電荷是否守恒, ,溶液的介質(zhì)是否相等。溶液的介質(zhì)是否相等。若用若用NONO2

3、2氣體進行模擬電解法吸收實驗。寫出電解時氣體進行模擬電解法吸收實驗。寫出電解時NONO2 2發(fā)生反應的電發(fā)生反應的電極反應式極反應式: :_ 。 典型例題典型例題11MnOMnO2 2的生產(chǎn)方式之一是以石墨為電極的生產(chǎn)方式之一是以石墨為電極, ,電解酸化的電解酸化的MnSOMnSO4 4溶溶液。陽極的電極反應式是液。陽極的電極反應式是。 解析解析: :找反應物找反應物產(chǎn)物產(chǎn)物MnMn2+2+MnOMnO2 2標得失電子數(shù)標得失電子數(shù)MnMn2+2+-2e-2e- -MnOMnO2 2配電荷守恒配電荷守恒MnMn2+2+-2e-2e- -MnOMnO2 2+4H+4H+ + 跟蹤訓練跟蹤訓練11

4、(2018(2018天津卷節(jié)選天津卷節(jié)選) )O O2 2輔助的輔助的Al-COAl-CO2 2電池工作原理如下圖電池工作原理如下圖所示。該電池電容量大所示。該電池電容量大, ,能有效利用能有效利用COCO2 2, ,電池反應產(chǎn)物電池反應產(chǎn)物AlAl2 2(C(C2 2O O4 4) )3 3是重是重要的化工原料。要的化工原料。2.2.多池串聯(lián)裝置的分析與判斷多池串聯(lián)裝置的分析與判斷(1)(1)直接判斷直接判斷非常直觀明顯的裝置非常直觀明顯的裝置, ,如燃料電池、鉛蓄電池等在電路中如燃料電池、鉛蓄電池等在電路中, ,則其他裝置則其他裝置為電解池。如圖為電解池。如圖:A:A為原電池為原電池,B,

5、B為電解池。為電解池。(2)(2)根據(jù)電池中的電極材料和電解質(zhì)溶液判斷根據(jù)電池中的電極材料和電解質(zhì)溶液判斷原電池一般是兩種不同的金屬電極或一種金屬電極一個碳棒原電池一般是兩種不同的金屬電極或一種金屬電極一個碳棒; ;而電而電解池則一般都是兩個惰性電極解池則一般都是兩個惰性電極, ,如兩個鉑電極或兩個碳棒。如兩個鉑電極或兩個碳棒。原電池中的電極材料和電解質(zhì)溶液之間能發(fā)生自發(fā)的氧化還原反應原電池中的電極材料和電解質(zhì)溶液之間能發(fā)生自發(fā)的氧化還原反應, ,電解池的電極材料一般不能和電解質(zhì)溶液自發(fā)反應。如圖電解池的電極材料一般不能和電解質(zhì)溶液自發(fā)反應。如圖:B:B為原電為原電池池,A,A為電解池。為電解

6、池。多個電池多個電池“串聯(lián)串聯(lián)”在一起在一起, ,但沒有外接直流電源但沒有外接直流電源, ,其中一個裝置是原其中一個裝置是原電池電池, ,裝置中兩個電極活潑性差異最大的裝置為原電池裝置中兩個電極活潑性差異最大的裝置為原電池, ,較活潑的作負較活潑的作負極極, ,其余均為電解池。其余均為電解池。(3)(3)根據(jù)電極反應現(xiàn)象判斷根據(jù)電極反應現(xiàn)象判斷在某些裝置中根據(jù)電極反應或反應現(xiàn)象可判斷電極在某些裝置中根據(jù)電極反應或反應現(xiàn)象可判斷電極, ,并由此判斷電池并由此判斷電池類型類型, ,如圖如圖: :若若C C極溶解極溶解,D,D極上析出極上析出Cu,BCu,B極附近溶液變紅極附近溶液變紅,A,A極上放

7、出黃綠色氣體極上放出黃綠色氣體, ,則則可知乙是原電池可知乙是原電池,D,D是正極是正極,C,C是負極是負極; ;甲是電解池甲是電解池,A,A是陽極是陽極,B,B是陰極。是陰極。B B、D D極發(fā)生還原反應極發(fā)生還原反應,A,A、C C極發(fā)生氧化反應。極發(fā)生氧化反應。(4)“(4)“串聯(lián)串聯(lián)”類電池的解題流程類電池的解題流程 典型例題典型例題22 如圖裝置中如圖裝置中a a、b b、c c、d d均為均為PtPt電極。電解過程中電極。電解過程中, ,電極電極b b和和d d上沒有氣體逸出上沒有氣體逸出, ,但質(zhì)量均增大但質(zhì)量均增大, ,且增重且增重bdbd。符合上述實驗結(jié)果的。符合上述實驗結(jié)果

8、的鹽溶液是鹽溶液是( () )選項選項X XY YA AMgSOMgSO4 4CuSOCuSO4 4B BAgNOAgNO3 3Pb(NOPb(NO3 3) )2 2C CFeSOFeSO4 4AlAl2 2(SO(SO4 4) )3 3D DCuSOCuSO4 4AgNOAgNO3 3答案答案: :B B解析解析: :A A項中當項中當X X為為MgSOMgSO4 4時時,b,b極上生成極上生成H H2 2電極質(zhì)量不增加電極質(zhì)量不增加, ,錯誤錯誤;C;C項項中中,X,X為為FeSOFeSO4 4,Y,Y為為AlAl2 2(SO(SO4 4) )3 3,b,b、d d極上均產(chǎn)生氣體極上均產(chǎn)生

9、氣體,C,C錯誤錯誤;D;D項中項中,b,b極極上析出上析出Cu,dCu,d極上析出極上析出Ag,Ag,其中其中d d極質(zhì)量大于極質(zhì)量大于b b極質(zhì)量極質(zhì)量,D,D錯誤。錯誤。 跟蹤訓練跟蹤訓練22(2018(2018遼寧沈陽質(zhì)檢遼寧沈陽質(zhì)檢) )用固體氧化物作為電解質(zhì)的氫氧燃料用固體氧化物作為電解質(zhì)的氫氧燃料電池電解電池電解NaNa2 2SOSO4 4溶液溶液, ,已知固體氧化物在高溫下允許氧離子已知固體氧化物在高溫下允許氧離子(O(O2-2-) )在其間在其間通過通過, ,其工作原理如圖所示其工作原理如圖所示(c(c、d d均為惰性電極均為惰性電極) )。下列有關(guān)說法正確的。下列有關(guān)說法正

10、確的是是( ( ) )D D 解析解析: :在溶液中沒有電子的流動在溶液中沒有電子的流動, ,只有離子的流動只有離子的流動,A,A項錯誤項錯誤; ;通入通入O O2 2的一極的一極( (電極電極b)b)為電池的正極為電池的正極, ,發(fā)生還原反應發(fā)生還原反應,B,B項錯誤項錯誤; ;惰性電極電惰性電極電解解NaNa2 2SOSO4 4溶液實質(zhì)上是電解水溶液實質(zhì)上是電解水, ,溶液的溶液的pHpH不變不變,C,C項錯誤項錯誤;c;c極生成極生成O O2 2, ,根據(jù)得失電子守恒可知根據(jù)得失電子守恒可知D D項正確。項正確。3.3.膜技術(shù)在電化學中的應用膜技術(shù)在電化學中的應用(1)(1)常見的離子交

11、換膜常見的離子交換膜種類種類允許通過的離子及移動方允許通過的離子及移動方向向說明說明陽離子交換陽離子交換膜膜陽離子陽離子移向電解池的陰移向電解池的陰極或原電池的正極極或原電池的正極陰離子和氣體不能通陰離子和氣體不能通過過陰離子交換陰離子交換膜膜陰離子陰離子移向電解池的陽移向電解池的陽極或原電池的負極極或原電池的負極陽離子和氣體不能通陽離子和氣體不能通過過質(zhì)子交換膜質(zhì)子交換膜質(zhì)子質(zhì)子移向電解池的陰極移向電解池的陰極或原電池的正極或原電池的正極只允許只允許H H+ +通過通過(2)(2)隔膜的功能與作用隔膜的功能與作用(3)(3)舉例舉例 典型例題典型例題33(2016(2016全國全國卷卷) )

12、三室式電滲析法處理含三室式電滲析法處理含NaNa2 2SOSO4 4廢水的原理廢水的原理如圖所示如圖所示, ,采用惰性電極采用惰性電極,ab,ab、cdcd均為離子交換膜均為離子交換膜, ,在直流電場的作用下在直流電場的作用下, ,兩膜中間的兩膜中間的NaNa+ +和可通過離子交換膜和可通過離子交換膜, ,而兩端隔室中離子被阻擋不能進入而兩端隔室中離子被阻擋不能進入中間隔室。中間隔室。答案答案: :B B 跟蹤訓練跟蹤訓練33(2018(2018河北保定模擬河北保定模擬) )用用NaNa2 2SOSO3 3溶液吸收硫酸工業(yè)尾氣中的二溶液吸收硫酸工業(yè)尾氣中的二氧化硫氧化硫, ,將所得的混合液進行

13、電解循環(huán)再生將所得的混合液進行電解循環(huán)再生, ,這種新工藝叫再生循環(huán)脫硫這種新工藝叫再生循環(huán)脫硫法。其中陰、陽離子交換膜組合循環(huán)再生機理如圖所示法。其中陰、陽離子交換膜組合循環(huán)再生機理如圖所示, ,下列有關(guān)說法中下列有關(guān)說法中不正確的是不正確的是( ( ) )B B4.4.電化學的有關(guān)計算電化學的有關(guān)計算(1)(1)原電池和電解池的計算常涉及的問題原電池和電解池的計算常涉及的問題兩極產(chǎn)物的定量計算兩極產(chǎn)物的定量計算; ;溶液溶液pHpH的計算的計算pH=-lgc(HpH=-lgc(H+ +););相對原子質(zhì)量的計算和阿伏加德羅常數(shù)的值的測定相對原子質(zhì)量的計算和阿伏加德羅常數(shù)的值的測定; ;根據(jù)

14、轉(zhuǎn)移電子的量求產(chǎn)物的量或根據(jù)產(chǎn)物的量求轉(zhuǎn)移電子的量。根據(jù)轉(zhuǎn)移電子的量求產(chǎn)物的量或根據(jù)產(chǎn)物的量求轉(zhuǎn)移電子的量。(2)(2)計算原則計算原則電化學的反應是氧化還原反應電化學的反應是氧化還原反應, ,各電極上轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量相等各電極上轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量相等, ,無無論是單一電池還是串聯(lián)電解池論是單一電池還是串聯(lián)電解池, ,均可抓住電子守恒計算。均可抓住電子守恒計算。關(guān)鍵關(guān)鍵:A.:A.電極名稱要區(qū)分清楚電極名稱要區(qū)分清楚;B.;B.電極產(chǎn)物要判斷準確電極產(chǎn)物要判斷準確;C.;C.各產(chǎn)物間量的各產(chǎn)物間量的關(guān)系遵循電子得失守恒。關(guān)系遵循電子得失守恒。(3)(3)常用的三種方法常用的三種方法根據(jù)電子守

15、恒法計算根據(jù)電子守恒法計算: :用于串聯(lián)電路、陰陽兩極產(chǎn)物、正負兩極產(chǎn)物、用于串聯(lián)電路、陰陽兩極產(chǎn)物、正負兩極產(chǎn)物、相同電荷量等類型的計算相同電荷量等類型的計算, ,其依據(jù)是電路上轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相等其依據(jù)是電路上轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相等; ;根據(jù)總反應式計算根據(jù)總反應式計算: :先寫出電極反應式先寫出電極反應式, ,再寫出總反應式再寫出總反應式, ,最后根據(jù)總最后根據(jù)總反應式列比例式計算反應式列比例式計算; ;根據(jù)關(guān)系式計算根據(jù)關(guān)系式計算: :由得失電子守恒關(guān)系找到已知量與未知量之間的橋由得失電子守恒關(guān)系找到已知量與未知量之間的橋梁梁, ,得出計算所需的關(guān)系式。得出計算所需的關(guān)系式。(4)(4)步驟步驟

16、根據(jù)現(xiàn)象或其他條件根據(jù)現(xiàn)象或其他條件( (如果是電解池如果是電解池, ,可以根據(jù)與電源正負極的連接可以根據(jù)與電源正負極的連接情況情況),),準確判定電極上發(fā)生氧化還原反應的類型和電極名稱準確判定電極上發(fā)生氧化還原反應的類型和電極名稱; ;準確寫出電極反應式準確寫出電極反應式; ;根據(jù)題目所給條件和所要求解的問題根據(jù)題目所給條件和所要求解的問題, ,使用上述合適的方法建立等量使用上述合適的方法建立等量關(guān)系求解。關(guān)系求解。A.A.原混合溶液中原混合溶液中c(Nac(Na+ +)=0.2 mol)=0.2 molL L-1-1B.B.電解后溶液中電解后溶液中c(Hc(H+ +)=0.2 mol)=0.2 molL L-1-1C.C.上述電解過程中共轉(zhuǎn)移上述電解過程中共轉(zhuǎn)移0.4 mol0.4 mol電子電子D.D.電解后得到的電解后得到的CuCu的物質(zhì)的量為的物質(zhì)的量為0.1 mol0.1 mol答案答案: :B B 跟蹤訓練跟蹤訓練4 4 將將1 L1 L一定濃度的一定濃度的CuSOCuSO4 4溶液溶液, ,用用a a、b b兩個石墨電極電解兩個石墨電極電解, ,當當a a極上產(chǎn)生極上產(chǎn)生22.4 L(22.4 L(標準狀況下標準狀況下) )氣體時氣體時,b,b極上只有固體析出。然后將極上只有固體析出。然后將a a、b b兩極