高中化學(xué) 第四章 專(zhuān)題提升四 電化學(xué)基礎(chǔ)課件 新人教版選修4-新人教版高中選修4化學(xué)課件

1、專(zhuān)題提升四電化學(xué)基礎(chǔ)專(zhuān)題提升四電化學(xué)基礎(chǔ)1.1.陌生電極反應(yīng)式書(shū)寫(xiě)方法陌生電極反應(yīng)式書(shū)寫(xiě)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(shí)遷移知識(shí)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(fù)極負(fù)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(fù)極相連與電源負(fù)極相連教材上教材上“X”X”與電源負(fù)極相連與電源負(fù)極相連“A”A”為陰極為陰極

2、發(fā)發(fā)生還原反應(yīng)生還原反應(yīng)“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(yáng)極為陽(yáng)極發(fā)發(fā)生氧化反應(yīng)生氧化反應(yīng)(2)(2)例說(shuō)書(shū)寫(xiě)步驟例說(shuō)書(shū)寫(xiě)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(jì)效益。實(shí)驗(yàn)室模擬電解法吸收經(jīng)濟(jì)效益。實(shí)驗(yàn)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(jìn)行模擬電解法吸收實(shí)驗(yàn)。寫(xiě)出電解時(shí)氣體進(jìn)行模擬電解法吸收實(shí)驗(yàn)。寫(xiě)出電解時(shí)NONO2 2發(fā)生反應(yīng)的電發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式極反應(yīng)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(yáng)極的電極反應(yīng)式是液。陽(yáng)極的電極反應(yīng)式是。 解析解析: :找反應(yīng)物找反應(yīng)物產(chǎn)物產(chǎn)物MnMn2+2+MnOMnO2 2標(biāo)得失電子數(shù)標(biāo)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(xùn)練跟蹤訓(xùn)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(yīng)產(chǎn)物電池反應(yīng)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(gè)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(gè)碳棒; ;而電而電解池則一般都是兩個(gè)惰性電極解池則一般都是兩個(gè)惰性電極, ,如兩個(gè)鉑電極或兩個(gè)碳棒。如兩個(gè)鉑電極或兩個(gè)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(yīng)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(yīng), ,電解池的電極材料一般不能和電解質(zhì)溶液自發(fā)反應(yīng)。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(yīng)。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(gè)電池多個(gè)電池“串聯(lián)串聯(lián)”在一起在一起, ,但沒(méi)有外接直流電源但沒(méi)有外接直流電源, ,其中一個(gè)裝置是原其中一個(gè)裝置是原電池電池, ,裝置中兩個(gè)電極活潑性差異最大的裝置為原電池裝置中兩個(gè)電極活潑性差異最大的裝置為原電池, ,較活潑的作負(fù)較活潑的作負(fù)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(yīng)現(xiàn)象判斷根據(jù)電極反應(yīng)現(xiàn)象判斷在某些裝置中根據(jù)電極反應(yīng)或反應(yīng)現(xiàn)象可判斷電極在某些裝置中根據(jù)電極反應(yīng)或反應(yīng)現(xiàn)象可判斷電極, ,并由此判斷電池并由此判斷電池類(lèi)型類(lèi)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(fù)極是負(fù)極; ;甲是電解池甲是電解池,A,A是陽(yáng)極是陽(yáng)極,B,B是陰極。是陰極。B B、D D極發(fā)生還原反應(yīng)極發(fā)生還原反應(yīng),A,A、C C極發(fā)生氧化反應(yīng)。極發(fā)生氧化反應(yīng)。(4)“(4)“串聯(lián)串聯(lián)”類(lèi)電池的解題流程類(lèi)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(guò)程中電極。電解過(guò)程中, ,電極電極b b和和d d上沒(méi)有氣體逸出上沒(méi)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(shí)驗(yàn)結(jié)果的。符合上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果

8、的鹽溶液是鹽溶液是( () )選項(xiàng)選項(xiàng)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(xiàng)中當(dāng)項(xiàng)中當(dāng)X X為為MgSOMgSO4 4時(shí)時(shí),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(cuò)誤錯(cuò)誤;C;C項(xiàng)項(xiàng)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(cuò)誤錯(cuò)誤;D;D項(xiàng)中項(xiàng)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(cuò)誤。錯(cuò)誤。 跟蹤訓(xùn)練跟蹤訓(xùn)練22(2018(2018遼寧沈陽(yáng)質(zhì)檢遼寧沈陽(yáng)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(guò)通過(guò), ,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(shuō)法正確的。下列有關(guān)說(shuō)法正

10、確的是是( ( ) )D D 解析解析: :在溶液中沒(méi)有電子的流動(dòng)在溶液中沒(méi)有電子的流動(dòng), ,只有離子的流動(dòng)只有離子的流動(dòng),A,A項(xiàng)錯(cuò)誤項(xiàng)錯(cuò)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(yīng)發(fā)生還原反應(yīng),B,B項(xiàng)錯(cuò)誤項(xiàng)錯(cuò)誤; ;惰性電極電惰性電極電解解NaNa2 2SOSO4 4溶液實(shí)質(zhì)上是電解水溶液實(shí)質(zhì)上是電解水, ,溶液的溶液的pHpH不變不變,C,C項(xiàng)錯(cuò)誤項(xiàng)錯(cuò)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(xiàng)正確。項(xiàng)正確。3.3.膜技術(shù)在電化學(xué)中的應(yīng)用膜技術(shù)在電化學(xué)中的應(yīng)用(1)(1)常見(jiàn)的離子交

11、換膜常見(jiàn)的離子交換膜種類(lèi)種類(lèi)允許通過(guò)的離子及移動(dòng)方允許通過(guò)的離子及移動(dòng)方向向說(shuō)明說(shuō)明陽(yáng)離子交換陽(yáng)離子交換膜膜陽(yáng)離子陽(yáng)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(guò)過(guò)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(yáng)移向電解池的陽(yáng)極或原電池的負(fù)極極或原電池的負(fù)極陽(yáng)離子和氣體不能通陽(yáng)離子和氣體不能通過(guò)過(guò)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(guò)通過(guò)(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(guó)全國(guó)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(chǎng)的作用下在直流電場(chǎng)的作用下, ,兩膜中間的兩膜中間的NaNa+ +和可通過(guò)離子交換膜和可通過(guò)離子交換膜, ,而兩端隔室中離子被阻擋不能進(jìn)入而兩端隔室中離子被阻擋不能進(jìn)入中間隔室。中間隔室。答案答案: :B B 跟蹤訓(xùn)練跟蹤訓(xùn)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(jìn)行

13、電解循環(huán)再生將所得的混合液進(jìn)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(yáng)離子交換膜組合循環(huán)再生機(jī)理如圖所示法。其中陰、陽(yáng)離子交換膜組合循環(huán)再生機(jī)理如圖所示, ,下列有關(guān)說(shuō)法中下列有關(guān)說(shuō)法中不正確的是不正確的是( ( ) )B B4.4.電化學(xué)的有關(guān)計(jì)算電化學(xué)的有關(guān)計(jì)算(1)(1)原電池和電解池的計(jì)算常涉及的問(wèn)題原電池和電解池的計(jì)算常涉及的問(wèn)題兩極產(chǎn)物的定量計(jì)算兩極產(chǎn)物的定量計(jì)算; ;溶液溶液pHpH的計(jì)算的計(jì)算pH=-lgc(HpH=-lgc(H+ +););相對(duì)原子質(zhì)量的計(jì)算和阿伏加德羅常數(shù)的值的測(cè)定相對(duì)原子質(zhì)量的計(jì)算和阿伏加德羅常數(shù)的值的測(cè)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(jì)算原則計(jì)算原則電化學(xué)的反應(yīng)是氧化還原反應(yīng)電化學(xué)的反應(yīng)是氧化還原反應(yīng), ,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(wú)無(wú)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(jì)算。均可抓住電子守恒計(jì)算。關(guān)鍵關(guān)鍵:A.:A.電極名稱(chēng)要區(qū)分清楚電極名稱(chēng)要區(qū)分清楚;B.;B.電極產(chǎn)物要判斷準(zhǔn)確電極產(chǎn)物要判斷準(zhǔn)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(jì)算根據(jù)電子守恒法計(jì)算: :用于串聯(lián)電路、陰陽(yáng)兩極產(chǎn)物、正負(fù)兩極產(chǎn)物、用于串聯(lián)電路、陰陽(yáng)兩極產(chǎn)物、正負(fù)兩極產(chǎn)物、相同電荷量等類(lèi)型的計(jì)算相同電荷量等類(lèi)型的計(jì)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(yīng)式計(jì)算根據(jù)總反應(yīng)式計(jì)算: :先寫(xiě)出電極反應(yīng)式先寫(xiě)出電極反應(yīng)式, ,再寫(xiě)出總反應(yīng)式再寫(xiě)出總反應(yīng)式, ,最后根據(jù)總最后根據(jù)總反應(yīng)式列比例式計(jì)算反應(yīng)式列比例式計(jì)算; ;根據(jù)關(guān)系式計(jì)算根據(jù)關(guān)系式計(jì)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(jì)算所需的關(guān)系式。得出計(jì)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(fù)極的連接可以根據(jù)與電源正負(fù)極的連接情況情況),),準(zhǔn)確判定電極上發(fā)生氧化還原反應(yīng)的類(lèi)型和電極名稱(chēng)準(zhǔn)確判定電極上發(fā)生氧化還原反應(yīng)的類(lèi)型和電極名稱(chēng); ;準(zhǔn)確寫(xiě)出電極反應(yīng)式準(zhǔn)確寫(xiě)出電極反應(yīng)式; ;根據(jù)題目所給條件和所要求解的問(wèn)題根據(jù)題目所給條件和所要求解的問(wèn)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(guò)程中共轉(zhuǎn)移上述電解過(guò)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(xùn)練跟蹤訓(xùn)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(gè)石墨電極電解兩個(gè)石墨電極電解, ,當(dāng)當(dāng)a a極上產(chǎn)生極上產(chǎn)生22.4 L(22.4 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下標(biāo)準(zhǔn)狀況下) )氣體時(shí)氣體時(shí),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