电化学中的膜问题省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

电化学中膜问题电化学中膜问题高三化学二轮高三化学二轮 第第1页页考纲考纲考纲考纲1.了解了解原电池和电解池原电池和电解池组成组成、工作原理及应用，能写出电极反、工作原理及应用，能写出电极反应和总反应方程式。应和总反应方程式。2.了解常见化学电源种类及其工作原理。了解常见化学电源种类及其工作原理。3.了解了解金属发生电化学腐蚀原因、金属腐蚀危止害及预防金属金属发生电化学腐蚀原因、金属腐蚀危止害及预防金属腐蚀办法。腐蚀办法。考纲对比考纲对比1.了解了解原电池和电解池工作原理及应用，能写出电极反应和总原电池和电解池工作原理及应用，能写出电极反应和总反应方程式。反应方程式。2.了解常见化学电源种类及其工作原理。了解常见化学电源种类及其工作原理。3.了解了解金属发生电化学腐蚀原因、金属腐蚀危止害及预防金属金属发生电化学腐蚀原因、金属腐蚀危止害及预防金属腐蚀办法。腐蚀办法。第第2页页 全国新课标高考试题分析全国新课标高考试题分析【高考试题分布高考试题分布】年份年份甲卷甲卷 乙卷乙卷题号题号10、27、281127121126111128分值分值14分分 6分分6分分6分分6分分6分分6分分8分分第第3页页真题回放真题回放（.新新课标课标I卷卷,11）（.福建福建卷卷,11）（.新课标新课标卷卷,27）（.新新课标课标I卷卷,11）（.上海上海卷卷,五）五）（.浙江浙江卷卷,11）第第4页页电化学中电化学中“膜膜”问题问题【活动探究一活动探究一】交换膜在原电池中应用交换膜在原电池中应用【例例1】(天津天津,4)锌铜原电池装置如图所表示，其中阳离子交换膜只锌铜原电池装置如图所表示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子经过。允许阳离子和水分子经过。以下相关叙述正确是以下相关叙述正确是A.铜电极上发生氧化反应铜电极上发生氧化反应 B.电池工作一段时间后，甲池电池工作一段时间后，甲池c(SO42)减小减小 C.电池工作一段时间后，乙池溶液总质量增加电池工作一段时间后，乙池溶液总质量增加 D.阴阳离子分阴阳离子分别经过别经过交交换换膜向膜向负负极和正极移极和正极移动动，保持溶液，保持溶液电电荷平衡荷平衡 【思索思索1】（1）迁移离子所）迁移离子所带电带电荷荷总总数与得失数与得失电电子数关系是什么子数关系是什么?（2）假如外）假如外电电路中有路中有3mol电电子子经过经过，溶液中会有多少离子穿，溶液中会有多少离子穿过过阳离阳离子交子交换换膜？膜？1.选择性让某类离子单向经过，平衡两池电荷。选择性让某类离子单向经过，平衡两池电荷。2.隔离两池溶液。隔离两池溶液。c第第5页页电化学中电化学中“膜膜”问题问题【跟踪练习1】(新课标)微生物电池是指在微生物作用下将化学能转化为电能装置，其工作原理如图所表示。以下相关微生物电池说法错误是A正极反应中有CO2生成 B微生物促进了反应中电子转移C质子经过交换膜从负极区移向正极区D电池总反应C6H12O66O2=6CO26H2O A第第6页页氯碱工业氯碱工业：电解饱和：电解饱和 NaCl 溶液制取溶液制取 NaOH、Cl 2 和和H2精制饱和精制饱和NaCl溶液溶液淡盐水淡盐水Cl2H2H2O(含少许含少许NaOH）NaOH溶液溶液1.隔离隔离Cl 2 和和H22.预防预防Cl 2 和和NaOH反应反应3.降低分离难度提升产物纯度降低分离难度提升产物纯度【活动探究二活动探究二】交换膜在电解池中应用交换膜在电解池中应用电化学中电化学中“膜膜”问题问题 在电解池中能够利用离子交换膜在电解池中能够利用离子交换膜进行物质制备、分离、提纯。进行物质制备、分离、提纯。第第7页页【活动探究二活动探究二】交换膜在电解池中应用交换膜在电解池中应用【例例2】(.新新课标课标I卷卷,11)三室式三室式电电渗析法渗析法处处理含理含Na2SO4废废水原理如水原理如图图所所表示，采取惰性表示，采取惰性电电极，极，ab、cd均均为为离子交离子交换换膜，在直流膜，在直流电场电场作用下，作用下，两膜中两膜中间间Na+和和SO42可可经过经过离子交离子交换换膜，而两端隔室中离子被阻膜，而两端隔室中离子被阻挡挡不不能能进进入中入中间间隔室。以下叙述正确是（隔室。以下叙述正确是（）A通通电电后中后中间间隔室隔室SO42离子向正极迁移，正极区溶液离子向正极迁移，正极区溶液pH增大增大B该该法在法在处处理含理含Na2SO4废废水水时时能能够够得到得到NaOH和和H2SO4产产品品C负负极反极反应为应为2 H2O4e=O2+4H+，负负极区溶液极区溶液pH降低降低D当当电电路中路中经过经过1mol电电子子电电量量时时，会有，会有0.5molO2生成生成B电化学中电化学中“膜膜”问题问题 在电解池中能够利用离子交换膜在电解池中能够利用离子交换膜进行物质制备、分离、提纯。进行物质制备、分离、提纯。第第8页页【跟踪练习跟踪练习2】.新课标全国卷新课标全国卷,27(4)H3PO2也能够经过电解方法制也能够经过电解方法制备。工作原理如图所表示备。工作原理如图所表示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子经过经过)：分析分析产产品室可得到品室可得到H3PO2原因原因 。早期采取早期采取“三室三室电电渗析法渗析法”制制备备H3PO2，将，将“四室四室电电渗析法渗析法”中阳极室稀硫酸用中阳极室稀硫酸用H3PO2稀溶液代替，并撤去阳极室与稀溶液代替，并撤去阳极室与产产品室之品室之间间阳膜，从而合并了阳极室与阳膜，从而合并了阳极室与产产品室，其缺点是品室，其缺点是 杂质杂质。该杂质产该杂质产生原因是生原因是 。电化学中电化学中“膜膜”问题问题 阳极室阳极室H+穿过阳膜至产品室，原料室穿过阳膜至产品室，原料室H2PO2-穿过阴穿过阴膜至产品室，二者反应得到膜至产品室，二者反应得到H3PO2PO43-H2PO2-或或H3PO2被氧化被氧化第第9页页【例【例3】（.福建卷福建卷,11）某原）某原电电池装置如右池装置如右图图所表示，所表示，电电池池总总反反应应为为2Ag+Cl2=2 AgCl。以下。以下说说法正确是（法正确是（）A正极反正极反应应AgCl+e-=Ag+Cl-B放放电时电时，交，交换换膜右膜右侧侧溶液中有大量白色沉淀生成溶液中有大量白色沉淀生成 C若用若用NaCl溶液代替溶液代替盐盐酸，酸，则电则电池池总总反反应应改改变变 D当当电电路中路中转转移移0.01 mol e-时时，交，交换换膜左膜左侧侧溶液中溶液中约约降低降低0.02 mol离子离子【活动探究三活动探究三】穿过交换膜微粒个数判断穿过交换膜微粒个数判断D右右侧侧：Cl2+2e-=2Cl-左左侧侧：Ag-e-+Cl-=AgCl电化学中电化学中“膜膜”问题问题 1.迁移离子所带电荷数总是等于外电路上迁移离子所带电荷数总是等于外电路上转移电子数转移电子数2.溶液中改变离子数与迁移离子数不一定溶液中改变离子数与迁移离子数不一定相等相等第第10页页【跟踪跟踪练习练习3】利用微生物利用微生物电电池池处处理含乙酸理含乙酸钠钠和和对氯对氯酚酚废废水，工作原理如水，工作原理如图图所表示。以下所表示。以下说说法法错误错误是（是（）A电电极极b是正极是正极B质质子从子从b极移向极移向a极极C处处理后理后废废水水pH降低降低 Da极极电电极反极反应应式：式：电化学中电化学中“膜膜”问题问题 A当有当有0.2mol电子转移时，穿过质子交换膜电子转移时，穿过质子交换膜H+有有多少个？多少个？【活动探究三活动探究三】穿过交换膜微粒个数判断穿过交换膜微粒个数判断第第11页页【跟踪【跟踪练习练习4】(.重重庆庆卷卷,11)化学在化学在环环境保境保护护中起着十分主要作用，催化反硝化中起着十分主要作用，催化反硝化法和法和电电化学降解法可用于治理水中硝酸化学降解法可用于治理水中硝酸盐污盐污染。染。(2)电电化学降解化学降解NO3原理如原理如图图所表示。所表示。(1)电电源正极源正极为为 （填（填A或或B），），阴极反阴极反应应式式为为 。(2)若若电电解解过过程中程中转转移了移了2mol电电子子 若右若右侧侧溶液体溶液体积为积为4L,电电解后溶液解后溶液PH为为 。A2NO3-+10e-+6H2O=12OH-+N214.413则则膜两膜两侧电侧电解液解液质质量改量改变变差差(m左左m右右)为为 g。电化学中电化学中“膜膜”问题问题【活动探究三活动探究三】穿过交换膜微粒个数判断穿过交换膜微粒个数判断第第12页页思绪点拨 O 2N2离子迁移离子迁移方法提炼：方法提炼：电极反应引发改变电极反应引发改变离子迁移引发改变离子迁移引发改变阳极：阳极：2H2O4eO2 4H（m左左）2mol 16g阴极：阴极：2NO310e6H2ON212OH（m右右）2mol 5.6g离子迁移离子迁移：2 mol H（2 g）m左左m右右(162)(5.62)14.4 g第第13页页【跟踪练习跟踪练习5】.重庆卷重庆卷,29节选节选全钒液流储能电池是利用不一全钒液流储能电池是利用不一样价态离子正确氧化还原反应来实现化学能和电能相互转化装样价态离子正确氧化还原反应来实现化学能和电能相互转化装置，其原理如图所表示置，其原理如图所表示【思索思索】（1）分析图像，分别写出充电时电极反应式和总电池）分析图像，分别写出充电时电极反应式和总电池反应方程式。反应方程式。（2）充）充电时电时若若转转移移电电子数子数为为3.011023个左槽溶液中个左槽溶液中n(H)改改变变量量为为多多少？少？阳极：阳极：VO2+-e-+H2OVO2+2H+阴极：阴极：V3+e V2+0.5mol电化学中电化学中“膜膜”问题问题【活动探究三活动探究三】穿过交换膜微粒个数判断穿过交换膜微粒个数判断第第14页页本节课重点巩固内容 1.依据膜作用了解电化学工作原理 2.学会关于膜计算第第15页页课后作业课后作业 完成课后巩固练习第第16页页祝各位同学祝各位同学祝各位同学祝各位同学金榜题名金榜题名金榜题名金榜题名谢谢大家！谢谢大家！谢谢大家！谢谢大家！第第17页页