高中化学人教版选修课件习题课4.pptx

第四章习题课,任务一,任务二,复习回顾本章所学内容,完善下列知识网,熟练掌握本章的知识结构。,任务一,任务二,任务一,任务二,任务一,任务二,1.如何书写燃料电池的电极反应式?书写过程中应注意什么问题?2.离子交换膜法氯碱工业中,所用的电解槽的结构如何?离子交换膜的作用是什么?3.列表比较“原电池”“电解池”和“电镀池”的异同点。4.解决电解池问题一般思路是什么?解答电解问题时应注意什么问题?,探究活动一,探究活动二,探究活动三,探究活动四,随堂训练,【典型例题】用两根铂丝作电极插入KOH溶液中,再分别向两极通入甲烷气体和氧气,可形成原电池燃料电池,该电池放电时发生的反应为CH4+2KOH+2O2K2CO3+3H2O,下列说法错误的是()A.通甲烷的一极为负极,通氧气的一极为正极B.放电时,通入O2一极附近溶液的pH升高C.放电一段时间后,KOH的物质的量不发生变化,探究活动一,探究活动二,探究活动三,探究活动四,随堂训练,答案:C,探究活动一,探究活动二,探究活动三,探究活动四,随堂训练,规律方法点拨1.燃料电池的组成(1)电极:惰性电极。(2)燃料:包括H2、烃(如CH4)、醇(如C2H5OH)、肼(N2H4)等。(3)电解质:酸性电解质溶液,如H2SO4溶液;碱性电解质溶液,如NaOH溶液;熔融氧化物,如Y2O;熔融碳酸盐,如K2CO3等。2.书写燃料电池反应式的基本步骤(1)第一步:写出电池总反应式。燃料电池的总反应与燃料的燃烧反应一致,若产物能和电解质反应,则总反应为加和后的反应。,探究活动一,探究活动二,探究活动三,探究活动四,随堂训练,探究活动一,探究活动二,探究活动三,探究活动四,随堂训练,(2)第二步:写出电池的正极反应式。根据燃料电池的特点,一般在正极上发生还原反应的物质都是O2,随着电解质溶液的不同,其电极反应有所不同,一般为以下四种情况:,探究活动一,探究活动二,探究活动三,探究活动四,随堂训练,(3)第三步:根据电池总反应式和正极反应式写出电池的负极反应式。电池的总反应和正、负极反应之间有如下关系:电池的总反应式=电池正极反应式+电池负极反应式(消去电子)。故根据第一、二步写出的反应:电池的总反应式-电池正极反应式=电池负极反应式,注意在将两个反应式相减时,要约去正极的反应物O2。3.实例以甲烷燃料电池为例来分析在不同的环境下电极反应式的书写方法:(1)酸性条件,探究活动一,探究活动二,探究活动三,探究活动四,随堂训练,探究活动一,探究活动二,探究活动三,探究活动四,随堂训练,学以致用某固体酸燃料电池以CsHSO4固体为电解质传递H+,其基本结构见下图,电池总反应可表示为2H2+O22H2O,下列有关说法正确的是()A.电子通过外电路从b极流向a极B.b极上的电极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-C.每转移0.1mol电子,消耗1.12L的H2D.H+由a极通过固体酸电解质传递到b极,探究活动一,探究活动二,探究活动三,探究活动四,随堂训练,解析:此为燃料电池,充入还原剂H2的极为负极,电子从负极(a极)流向正极(b极),A项错。电解质为酸性,不可能有大量OH-存在,负极反应为H2-2e-2H+,正极(b极)反应为O2+4e-+4H+2H2O,B项错。C项,气体的体积没有指明标准状况,故C错。由反应式知,负极(a极)产生H+,由酸电解质传到正极(b极),D项正确。答案:D,探究活动一,探究活动二,探究活动三,探究活动四,随堂训练,【典型例题】氯碱厂电解饱和食盐水制取NaOH的工艺流程示意图如下:依据上图,完成下列填空。(1)在电解过程中,与电源正极相连的电极上所发生反应的电极反应式为,与电源负极相连的电极附近,溶液的pH(填“不变”“升高”或“下降”)。,探究活动一,探究活动二,探究活动三,探究活动四,随堂训练,(2)如果精盐中含量较高,必须添加钡试剂除去,该钡试剂可以是(填字母)。a.Ba(OH)2b.Ba(NO3)2c.BaCl2(3)为有效除去Ca2+、Mg2+、,加入试剂的合理顺序为(填字母)。a.先加NaOH,后加Na2CO3,再加钡试剂b.先加NaOH,后加钡试剂,再加Na2CO3c.先加钡试剂,后加NaOH,再加Na2CO3(4)脱盐工序中利用NaOH和NaCl在溶解度上的差异,通过(填操作名称,下同)、冷却、除去NaCl。(5)用隔膜法电解食盐水,电解槽分隔为阳极区和阴极区,防止Cl2和NaOH反应。采用无隔膜法电解冷的食盐水时,Cl2与NaOH充分接触,产物仅是NaClO和H2,相应的化学方程式为。,探究活动一,探究活动二,探究活动三,探究活动四,随堂训练,探究活动一,探究活动二,探究活动三,探究活动四,随堂训练,探究活动一,探究活动二,探究活动三,探究活动四,随堂训练,规律方法点拨1.阳离子交换膜的作用电解饱和食盐水是氯碱工业的基础,能制得氯气、氢气、氢氧化钠等重要的化工原料。电解过程中,在电场的作用下,阳离子向阴极移动,而阴离子向阳极移动。由于在阳极氯离子失去电子生成氯气,若不采取措施,氢氧根离子会向阳极移动,从而与氯气发生反应,既减少了氯气的产量,又会使得到的氢氧化钠不纯。因此,必须阻止氢氧根离子向阳极移动。,探究活动一,探究活动二,探究活动三,探究活动四,随堂训练,目前,常用的隔膜有石棉隔膜和阳离子交换膜。石棉隔膜能阻止气体通过,但允许水分子及离子通过。由于氢氧根离子能透过隔膜,因此氯气会与氢氧根发生反应,导致制得的氢氧化钠不纯。阳离子交换膜只允许阳离子通过,而不允许阴离子及气体通过,也就是说,只允许钠离子通过,氯离子、氢氧根离子和氢气、氯气均不能通过。这样既可以防止阴极产生的氢气与阳极产生的氯气相混合,在一定条件下引起爆炸,又能避免氯气与氢氧化钠作用生成次氯酸钠而影响烧碱的质量。,探究活动一,探究活动二,探究活动三,探究活动四,随堂训练,2.原料的精制(1)粗盐的成分:粗盐中含有泥沙、Ca2+、Mg2+、Fe3+、等杂质,不符合电解要求,因此必须经过精制。(2)杂质的危害:Ca2+、Mg2+、Fe3+等金属离子在碱性环境中会产生沉淀,损坏离子交换膜,此外,杂质的存在会使得到的产品不纯。(3)除杂质的过程:,探究活动一,探究活动二,探究活动三,探究活动四,随堂训练,除杂质时所加试剂的顺序要求是:a.Na2CO3必须在BaCl2之后;b.盐酸在过滤之后加入。试剂加入顺序有多种选择,如:a.BaCl2、NaOH、Na2CO3、过滤、HCl;b.BaCl2、Na2CO3、NaOH、过滤、HCl;c.NaOH、BaCl2、Na2CO3、过滤、HCl。,探究活动一,探究活动二,探究活动三,探究活动四,随堂训练,学以致用用酸性氢氧燃料电池电解苦卤水(含Cl-、Br-、Na+、Mg2+)的装置如图所示(a、b为石墨电极)。下列说法中正确的是()A.电池工作时,正极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-B.电解时,a电极周围首先生成Cl2C.电解时,电子流动路径是:负极外电路阴极溶液阳极正极D.忽略能量损耗,当电池中消耗0.02gH2时,b极周围会产生0.02gH2,探究活动一,探究活动二,探究活动三,探究活动四,随堂训练,解析:由于磷酸为电解质,电池的正极反应为O2+4H+4e-2H2O,选项A不正确;a电极与原电池正极相连,为电解池的阳极,由于Br-还原性强于Cl-,因此Br-先放电生成Br2,选项B不正确;电解时,电子流动路径是:负极阴极,阳极正极,电子不能从溶液中通过,选项C不正确;根据电子守恒规律,当电池中消耗0.02gH2时,b极周围会产生0.02gH2,选项D正确。答案:D,探究活动一,探究活动二,探究活动三,探究活动四,随堂训练,【典型例题】将Fe片和Zn片放入盛有NaCl溶液(其中滴有酚酞)的表面皿中,如图所示。最先观察到变为红色的区域为()A.和B.和C.和D.和,探究活动一,探究活动二,探究活动三,探究活动四,随堂训练,答案:B,探究活动一,探究活动二,探究活动三,探究活动四,随堂训练,规律方法点拨“三池”的比较与联系,探究活动一,探究活动二,探究活动三,探究活动四,随堂训练,探究活动一,探究活动二,探究活动三,探究活动四,随堂训练,探究活动一,探究活动二,探究活动三,探究活动四,随堂训练,探究活动一,探究活动二,探究活动三,探究活动四,随堂训练,探究活动一,探究活动二,探究活动三,探究活动四,随堂训练,区分原电池、电解池、电镀池方法:首先看有无外接电源:若无则可能是原电池,然后按照原电池形成条件分析判定(看电极材料、电解质溶液,是否形成闭合回路等)。若有外接电源,两极插入电解质溶液中,当阳极金属与电解质溶液中阳离子相同时则为电镀池,否则为电解池。“两池”中电极的判断易混淆,现总结口诀如下:原电池,正负极;电解池,阴阳极;失去电子负(原电池)阳(电解池)极;发生氧化定无疑。我们还可以根据上述原理总结出一些规律,如:质量增加的电极一般为原电池的正极、电解池的阴极;质量减轻的电极一般为原电池的负极、电解池的阳极。,探究活动一,探究活动二,探究活动三,探究活动四,随堂训练,学以致用下列四种装置中,溶液的体积均为250mL,开始时电解质溶液的浓度均为0.10molL-1,工作一段时间后,测得导线上均通过0.02mol电子,若不考虑溶液体积的变化,则下列叙述正确的是()A.工作一段时间后溶液的浓度:=B.工作一段时间后溶液的pH:C.产生气体的总体积:D.电极上析出固体的质量:,探究活动一,探究活动二,探究活动三,探究活动四,随堂训练,解析:装置是用惰性电极电解CuSO4溶液,电解时的总反应式为2CuSO4+2H2O2Cu+O2+2H2SO4,当测得导线上通过0.02mol电子时,共消耗0.01molCuSO4,生成0.01molCu、0.005molO2和0.01molH2SO4。装置为锌铜原电池装置,原电池的总反应式为Zn+H2SO4ZnSO4+H2,当测得导线上通过0.02mol电子时,共消耗0.01molH2SO4,还余0.015molH2SO4,生成0.005molH2,无固体析出。装置为电镀锌装置,阴极铁棒上的电极反应式为Zn2+2e-Zn,随着电解的进行,电解液的浓度不发生变化,阴极上析出0.01mol锌。装置也相当于用惰性电极电解NaCl溶液,电解时的总反应式为2NaCl+2H2O2NaOH+H2+Cl2,当测得导线上通过0.02mol电子时,共消耗0.02molNaCl,生成0.02mol气体和0.02molNaOH,无固体析出。答案:B,探究活动一,探究活动二,探究活动三,探究活动四,随堂训练,【典型例题】用阳极X和阴极Y电解Z的水溶液,电解一段时间后,再加入W,能使溶液恢复到电解前的状态,符合题意的一组是(),探究活动一,探究活动二,探究活动三,探究活动四,随堂训练,解析:电解NaCl溶液时,总方程式为2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2+H2,显然加H2O不能恢复到电解前的状态,应通入适量HCl气体。电解CuSO4溶液时,物质的量没变,加CuSO4溶液也不能复原。电解H2SO4实质是电解水,再加入适量水,可使H2SO4溶液复原。Ag作阳极、Fe作阴极电解AgNO3溶液,实质是Fe镀银,AgNO3溶液浓度不变,不需加AgNO3晶体。答案:C,探究活动一,探究活动二,探究活动三,探究活动四,随堂训练,规律方法点拨1.明确电极反应规律(1)阴极:得电子,发生还原反应。(一般)电极本身不参加反应;一定是电解质溶液中阳离子“争”得电子。(2)阳极:失电子,发生氧化反应。若为金属(非惰性,Au、Pt除外)电极,电极失电子;若为惰性电极,电解质溶液中阴离子“争”失电子。,探究活动一,探究活动二,探究活动三,探究活动四,随堂训练,2.准确判断离子放电顺序离子的放电顺序主要取决于离子的本性,还与离子的浓度、溶液的酸碱性有关。(1)阳离子放电顺序:上述顺序表明,在金属活动性顺序中,越活泼的金属,其阳离子越难结合电子,但Fe3+氧化性较强,排在Cu2+之前。,探究活动一,探究活动二,探究活动三,探究活动四,随堂训练,(2)阴离子放电顺序:若是活泼金属作阳极,因金属失电子能力强,阳极反应是电极材料本身失电子被氧化,而不是阴离子放电。3.分析电解问题的基本思路(1)通电前:电解质溶液中含有哪些阴、阳离子(包括水电离出的H+和OH-)。(2)通电时:阴离子移向阳极,阳离子移向阴极,结合放电顺序分析谁优先放电。(3)写电极反应式,并结合题目要求分析电解结果,如两极现象、水的电离平衡移动、离子浓度的变化、pH的变化等。,探究活动一,探究活动二,探究活动三,探究活动四,随堂训练,4.判断电解后溶液pH变化的方法根据原溶液的酸、碱性和电极产物即可对电解后溶液pH的变化做出正确的判断,其方法如下:(1)若电极产物只有H2而无O2,则pH变大。(2)若电极产物只有O2而无H2,则pH变小。(3)若电极产物既有O2又有H2,原溶液呈酸性则pH变小,原溶液呈碱性则pH变大,原溶液呈中性则pH不变。,探究活动一,探究活动二,探究活动三,探究活动四,随堂训练,学以致用空间实验室“天宫一号”的供电系统中有再生氢氧燃料电池(RFC),RFC是一种将水电解技术与氢氧燃料电池技术相结合的可充电电池。下图为RFC工作原理示意图,有关说法正确的是(),探究活动一,探究活动二,探究活动三,探究活动四,随堂训练,A.当有0.1mol电子转移时,a极产生标准状况下1.12LO2B.b极上发生的电极反应是4H2O+4e-2H2+4OH-C.c极上发生还原反应,B中的H+可以通过隔膜进入AD.d极上发生的电极反应是O2+4H+4e-2H2O解析:由图可知a为阴极、b为阳极、气体X为H2、气体Y为O2、c为正极、d为负极。正极、阴极发生还原反应,负极、阳极发生氧化反应,A项、B项、D项错误;在原电池中阳离子移向正极,C项正确。答案:C,探究