人教版高中化學(xué)選擇性必修1第四章第二節(jié)第3課時電化學(xué)中的隔膜應(yīng)用與串聯(lián)電解池的分析能力課課件

第3課時電化學(xué)中的隔膜應(yīng)用與串聯(lián)電解池的分析(能力課)第四章

化學(xué)反應(yīng)與電能第二節(jié)電解池素養(yǎng)目標1．了解常見交換膜的類型及功能，學(xué)會正確解答與此相關(guān)的電化學(xué)問題。2．從簡單的原電池、電解池的識別與電極反應(yīng)式的書寫發(fā)展到串聯(lián)電路中原電池、電解池的識別與電極反應(yīng)式的書寫，培養(yǎng)解決復(fù)雜電化學(xué)問題的能力。考點一隔膜在電化學(xué)中的應(yīng)用隔膜又叫離子交換膜，主要由高分子特殊材料制成。1．分類及其特點特別提醒

①陽離子通過陽離子交換膜移向原電池的正極或電解池的陰極。②陰離子通過陰離子交換膜移向原電池的負極或電解池的陽極。③通過交換膜的離子帶的電荷數(shù)等于外電路轉(zhuǎn)移的電子數(shù)。2．應(yīng)用(1)用于物質(zhì)的制備：通過隔膜在陰、陽極區(qū)分別制備特定物質(zhì)。(2)物質(zhì)的分離與提純。(3)海水的淡化。3．隔膜的作用(1)能將兩極區(qū)隔離，阻止兩極區(qū)產(chǎn)生的物質(zhì)接觸，防止發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。(2)能選擇性地通過離子，起到平衡電荷、形成閉合回路的作用。4．離子交換膜類型的判斷方法根據(jù)電解質(zhì)溶液呈電中性的原則和實驗?zāi)康?，判斷膜的類型，判斷時首先寫出陰、陽兩極上的電極反應(yīng)，依據(jù)電極反應(yīng)式確定該電極附近哪種離子剩余，因該電極附近溶液呈電中性，從而判斷出離子移動的方向，進而確定離子交換膜的類型，如電解飽和食鹽水時，陰極反應(yīng)式為2H＋＋2e－===H2↑，則陰極區(qū)域破壞水的電離平衡，OH－有剩余，陽極區(qū)域的Na＋穿過離子交換膜進入陰極室，形成NaOH溶液，故電解飽和食鹽水中的離子交換膜是陽離子交換膜。類型一利用交換膜進行物質(zhì)的分離與提純1．雙極膜在電滲析中應(yīng)用廣泛，它是由陽離子交換膜和陰離子交換膜復(fù)合而成，雙極膜內(nèi)層為水層，工作時雙極膜可將水層中的H2O解離得到H＋和OH－，并分別通過離子交換膜向兩側(cè)發(fā)生遷移。如圖為NaBr溶液的電滲析裝置示意圖。下列說法不正確的是(

)A．出口1的物質(zhì)為硫酸鈉溶液B．Br－可從鹽室最終進入陽極液中C．出口2的物質(zhì)為NaOH溶液D．陽極電極反應(yīng)式為2H2O－4e－===O2↑＋4H＋√

類型二利用交換膜進行物質(zhì)的制備2．可利用三室式電解法電解Na2SO4溶液制備硫酸溶液、NaOH溶液、H2和O2，原理如圖所示。下列說法不正確的是(

)√A．可向陰極區(qū)加入稀NaOH溶液增強導(dǎo)電性B．a(chǎn)可使用陽離子交換膜C．電解時陰極區(qū)發(fā)生還原反應(yīng)D．電解時陽極區(qū)反應(yīng)式為2H＋＋2e－===H2↑

A．陽極室溶液由無色變成棕黃色B．陰極的電極反應(yīng)式為4OH－－4e－===2H2O＋O2↑C．電解一段時間后，陰極室溶液的pH升高D．電解一段時間后，陰極室溶液中的溶質(zhì)一定是(NH4)3PO4√

考點二串聯(lián)電解池的分析1．分類判斷(1)有外接電源的電解池串聯(lián)(2)原電池為電源的電解池串聯(lián)①根據(jù)電極材料和電解液判斷?甲為原電池，乙為電解池②根據(jù)“鹽橋”判斷?甲為電解池，乙、丙構(gòu)成原電池2．“串聯(lián)”類電池的解題流程類型一有外接電源的電解池串聯(lián)1．在實驗室用如圖所示裝置以惰性電極進行電解實驗，閉合電鍵一段時間后，e電極上有固體析出。下列說法不正確的是(

)

√

類型二原電池為電源的電解池串聯(lián)2．如圖是一個化學(xué)過程的示意圖，回答下列問題：(2)一段時間，當乙池中產(chǎn)生112mL(標準狀況下)氣體時，均勻攪拌丙池，所得溶液在25℃時的pH＝_____(已知NaCl溶液足量，假定生成的氯氣完全逸出，且電解后溶液體積為200mL)。(3)若要使乙池恢復(fù)電解前的狀態(tài)，應(yīng)向乙池中加入________(寫化學(xué)式)。(1)甲池中通入C3H8的電極反應(yīng)式為____________________________________________，丙池中D極的產(chǎn)物是______________(寫化學(xué)式)。

H2、NaOH13Ag2O

考點三二次電池1．新型二次電池電極的確定思路(1)根據(jù)總反應(yīng)中物質(zhì)元素的化合價變化確定兩極反應(yīng)物，進而確定兩極。(2)根據(jù)兩極物質(zhì)的變化以及化合價升降確定得失電子，進而確定兩極。(3)根據(jù)反應(yīng)類型確定兩極。(4)根據(jù)電子或電流流向或陰、陽離子移向確定兩極。

特別提醒

二次電池的放電與充電的反應(yīng)方向相反，放電時電池負極反應(yīng)與充電時的陰極(外接負極)反應(yīng)方向相反。243題號15類型一鋰離子電池1．Li-O2電池比能量高，在汽車、航天等領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。近年來科學(xué)家研究了一種光照充電Li-O2電池(如圖所示)。光照時，光催化電極產(chǎn)生電子(e－)和空穴(h＋)，驅(qū)動陰極反應(yīng)(Li＋

＋e－===Li)和陽極反應(yīng)(Li2O2＋2h＋===2Li＋＋O2↑)對電池進行充電。下列敘述錯誤的是(

)67243題號15A．充電時，Li＋從陰極穿過離子交換膜向陽極遷移B．放電時，正極發(fā)生反應(yīng)：O2＋2Li＋＋2e－===Li2O2C．左槽和右槽只能使用非水電解質(zhì)

D．該蓄電池可實現(xiàn)如下能量轉(zhuǎn)化：光能→電能→化學(xué)能→電能67A

[A.充電時，Li＋向陰極遷移，A錯誤；B.放電時總反應(yīng)為2Li＋O2===Li2O2，正極反應(yīng)為O2＋2Li＋＋2e－===Li2O2，B正確；C.電池中有活潑堿金屬鋰參與反應(yīng)，只能使用非水電解質(zhì)，C正確；D.蓄電池先由光催化產(chǎn)生電能，電解Li2O2，將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，然后Li與O2反應(yīng)放電又將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，實現(xiàn)如下能量轉(zhuǎn)化：光能→電能→化學(xué)能→電能，D正確。

]√2．某汽車配置磷酸鐵鋰“刀片電池”，進而解決磷酸鐵鋰電池能量密度低的問題?！暗镀姵亍狈烹姇r的總反應(yīng)：LixC6＋Li1－xFePO4===6C＋LiFePO4，工作原理如圖所示。下列說法錯誤的是(

)243題號1567A．放電時，負極反應(yīng)為LixC6－xe－===xLi＋＋6CB．用充電樁給汽車電池充電的過程中，陰極質(zhì)量增加C．充電時的鋁箔與電源正極相連D．放電時，電子由銅箔通過隔膜流向鋁箔，Li＋移向正極，使正極質(zhì)量增加√243題號1567D

[A.放電時，負極LixC6失去電子生成鋰離子，電極反應(yīng)為LixC6－xe－===xLi＋＋6C，A正確；B.電池充電過程中，銅箔為陰極，鋰離子得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)為xLi＋＋6C＋xe－===LixC6，陰極質(zhì)量增加，B正確；C.充電時，鋁箔為陽極，與電源正極相連，C正確；D.放電時，電子不能通過有機溶液，D錯誤。]類型二鈉離子電池3．鈉離子電池被認為是極具潛力的下一代電化學(xué)儲能技術(shù)，與鋰離子電池有類似的工作原理，其工作原理示意如圖所示，放電時電池總反應(yīng)為Na1－xTMO2＋NaxC===C＋NaTMO2，TM代表過渡金屬，下列說法不正確的是(

)243題號1567A．放電時，含硬碳的銅箔或鋁箔一極為負極B．充電時，陰極發(fā)生的反應(yīng)為C＋xNa＋＋xe－===NaxCC．放電時，若電路中轉(zhuǎn)移1mol電子，則有1molNa＋生成D．與鈉資源相比，鋰儲量更豐富且分布廣泛√243題號1567D

[由圖可知，放電時，含硬碳的銅箔或鋁箔為原電池的負極，NaxC在負極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成碳和鈉離子，含鈉過渡金屬氧化物的鋁箔為正極，Na1－xTMO2在正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成NaTMO2；充電時，與直流電源負極相連的含硬碳的銅箔或鋁箔為陰極，含鈉過渡金屬氧化物的鋁箔為陽極。A．放電時，含硬碳的銅箔或鋁箔為原電池的負極，故A正確；B.充電時，與直流電源負極相連的含硬碳的銅箔或鋁箔為陰極，碳作用下鈉離子在陰極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成NaxC，電極反應(yīng)為C＋xNa＋＋xe－===NaxC，故B正確；C.放電時，含硬碳的銅箔或鋁箔為原電池的負極，NaxC在負極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成碳和鈉離子，電極反應(yīng)為NaxC－xe－===C＋xNa＋，則電路中轉(zhuǎn)移1mol電子，負極有1mol鈉離子生成，故C正確；D.與鋰資源相比，地球上鈉資源的儲量更豐富且分布廣泛，故D錯誤。]243題號1567

243題號1567

√243題號1567

243題號1567類型三離子隔膜電池5．我國科學(xué)家發(fā)明了一種Zn-PbO2二次電池，裝置如圖所示，X、Z區(qū)域電解質(zhì)溶液不同，分別為H2SO4溶液和KOH溶液中的一種。下列說法錯誤的是(

)243題號1576A．Z區(qū)域電解質(zhì)溶液為H2SO4溶液B．充電時，Y區(qū)域K2SO4溶液濃度減小，N為陰離子交換膜C．放電時，Zn電極反應(yīng)為Zn＋4OH－－2e－===[Zn(OH)4]2-D．放電時，Z區(qū)域pH降低√

243題號1576

243題號15766．一種大型貯液蓄電站的工作原理示意圖如圖所示，下列敘述正確的是(

)√243題號1567

243題號15677．科學(xué)家近日發(fā)明了一種無污染、無需凈化高效產(chǎn)氫的可充電電池，電池工作原理示意圖如圖所示。電極為金屬鋅和選擇性催化材料，實現(xiàn)了陰極析氫和