高中化學(xué)含膜電化學(xué)(2020屆公開課)

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，能寫出電極反應(yīng)和總反應(yīng)方程式。2.了解常見化學(xué)電源種類及其工作原理。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(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：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(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(shù)目陽膜2個陰膜1個質(zhì)子交換膜1個未知交換膜2個質(zhì)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(yīng)式；分析產(chǎn)品得到的原因；工藝流程的評價正極反應(yīng)產(chǎn)物；判斷質(zhì)子移動的方向；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)計算陰極電極反應(yīng)；總反應(yīng)；電池的電勢；陽極電極反應(yīng)工藝流程的評價；陰極反應(yīng)式；正極反應(yīng)產(chǎn)物；判斷質(zhì)子移動的方向；考情分析新情境老問題（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)微生物電池的說法錯誤的是（）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：1、電極判斷2、電極和總方程式書寫3、電流傳遞4、電極產(chǎn)物及影響5、計算【活動探究一】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)化合價升降判斷正負(fù)極3.判斷電子的移動方向，根據(jù)膜的類型，明確離子移動方向。4.根據(jù)電極反應(yīng)電子得失守恒進(jìn)行相關(guān)計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(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(chǎn)物及影響5、計算【活動探究二】交換膜在電解池中的應(yīng)用BH2O2Na+

SO42-陰極陽極2H2O-4e-=O2↑+4H+PH減小，產(chǎn)物H2SO42H2O+2e-=H2↑+2OH-PH增大，產(chǎn)物NaOH陽極變式訓(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(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”中陽極室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替,并撤去陽極室與產(chǎn)品室之間的陽膜,從而合并了陽極室與產(chǎn)品室。其缺點是產(chǎn)品中混有

雜質(zhì),該雜質(zhì)產(chǎn)生的原因是

。

2H2O﹣4e﹣=O2↑+4H+陽極室的H+穿過陽膜擴(kuò)散至產(chǎn)品室，原料室的H2PO2﹣穿過陰膜擴(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+通過陽膜移向陰極室2H2O-4e-=O2↑+4H+H+通過陽膜移向產(chǎn)品室H2PO2-通過陰膜移向產(chǎn)品室，發(fā)生反應(yīng)H++H2PO2-=

H3PO2陽極陰極宏觀辨識微觀探析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)圖文信息寫出電極反應(yīng)3.據(jù)電中性原則，明確離子移動方向（避免副反應(yīng)），確定膜的類型。4.根據(jù)電子得失守恒進(jìn)行相關(guān)計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、電解過程中，質(zhì)子交換膜右側(cè)PH不斷增大D、轉(zhuǎn)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(yīng)用MnSO4~MnO2+2+4原電池電解池陽陰正負(fù)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+電極

反應(yīng)物電極

產(chǎn)物過程失電子

場所

(負(fù)極或陽極)得電子

場所

(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)物陽膜陰膜陰離子陽離子失e-應(yīng)用和社會價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）交換膜作用及類型（2）交換摸的選擇與計算(含離子移動、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)于該電池敘述正確的是(

)A．正極反應(yīng)式為MnO2＋4H＋＋2e－=Mn2＋＋2H2OB．微生物所在電極區(qū)放電時發(fā)生還原反應(yīng)C．放電過程中，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