高中化学苏教版 (2019)选择性必修1第二单元 化学能与电能的转化说课ppt课件

这是一份高中化学苏教版 (2019)选择性必修1第二单元 化学能与电能的转化说课ppt课件，共60页。PPT课件主要包含了离子交换膜的应用，原电池，O2氧化等内容，欢迎下载使用。

探究要点　典例合作细解
[归纳整合]1．解有关一次电池类题的方法一次电池的本质是自发的氧化还原反应，故解决与一次电池相关的问题时主要根据氧化还原反应的相关知识进行考虑。(1)分析物质价态。根据氧化还原反应知识，确定涉及化合价变化的物质或微粒，然后判断出发生氧化反应、还原反应的物质或微粒。
(2)确定电极名称。根据负极发生氧化反应、正极发生还原反应的特点判断出原电池的正、负极。(3)解决相关问题。根据原电池中电极的变化、电子的流向、电流的流向、电解质溶液中离子的移动方向等特点，对涉及的相关问题进行科学、准确回答。
2．解有关二次电池类题的方法二次电池属于原电池、电解池的综合体，故思考问题时，必须同时利用原电池反应、电解池反应的相关原理解决问题。(1)辨别反应方向。根据给出的总反应式，结合放电(原电池)、充电(电解池)，判断出反应的方向与装置的特点。
(2)活用电极反应。由于放电、充电的过程可逆，故需借助原电池的相关知识判断出相应的原电池的电极反应，则充电时电解的电极反应就是相应原电池电极反应的逆过程，阳极反应与正极反应逆向对应、阴极反应与负极反应逆向对应。(3)准确判断题意。由于涉及反应的两个方向，故在解题时特别要注意反应的方向性，不能将放电时涉及的相关反应，错放在充电时涉及的相关反应上进行思考，要避免发生张冠李戴的情况。
3．解有关燃料电池类题的方法(1)解答燃料电池题目的思维模型。
(2)解答燃料电池题目的几个关键点。①要注意介质是什么？是电解质溶液还是熔融盐或氧化物。②通入负极的物质为燃料，通入正极的物质为氧化剂。③通过介质中离子的移动方向，可判断电池的正负极，同时考虑该离子参与靠近一极的电极反应。
[对点即练]1．以KOH溶液为离子导体，分别组成CH3OH－O2、N2H4－O2、(CH3)2NNH2－O2清洁燃料电池，下列说法正确的是(　　)A．放电过程中，K＋均向负极移动B．放电过程中，KOH物质的量均减小C．消耗等质量燃料，(CH3)2NNH2－O2燃料电池的理论放电量最大D．消耗1 ml O2时，理论上N2H4－O2燃料电池气体产物的体积在标准状况下为11.2 L
3．某浓差电池的原理示意图如图所示，可用该电池从浓缩海水中提取LiCl溶液。下列有关该电池的说法不正确的是(　　)
A．该装置可在提取LiCl溶液的同时获得电能B．电子由Y极通过外电路移向X极C．正极发生的反应为2H＋＋2e－===H2↑D．Y极每生成22.4 L Cl2，有2 ml Li＋从b区移至a区
D　[X极为正极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，Y极为负极，电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑。该装置为原电池，可获得电能，产物有LiCl，故A正确；X极为正极，Y极为负极，电子由Y极通过外电路移向X极，故B正确；Y极每生成标准状况下22.4 L Cl2，转移2 ml电子，有2 ml Li＋从b区移至a区，没有说明是标准状况，故D错误。]
[归纳整合]1．常见的隔膜隔膜又叫离子交换膜，由高分子特殊材料制成。离子交换膜分三类：(1)阳离子交换膜。简称阳膜，只允许阳离子通过，即允许H＋和其他阳离子通过，不允许阴离子通过。(2)阴离子交换膜。简称阴膜，只允许阴离子通过，不允许阳离子通过。(3)质子交换膜。只允许H＋通过，不允许其他阳离子和阴离子通过。
2．隔膜的作用(1)能将两极区隔离，阻止两极区产生的物质接触，防止发生化学反应。(2)能选择性地通过离子，起到平衡电荷、形成闭合回路的作用。3．离子交换膜选择的依据离子的定向移动。
[对点即练]1．某科研小组研究采用BMED膜堆(示意图如下)，模拟以精制浓海水为原料直接制备酸碱。BMED膜堆包括阳离子交换膜、阴离子交换膜和双极膜(A、D)。已知：在直流电源的作用下，双极膜内中间界面层发生水的解离，生成H＋和OH－。下列说法错误的是(　　)A．电极a连接电源的正极B．B为阳离子交换膜C．电解质溶液采用Na2SO4溶液可避免有害气体的产生D．Ⅱ口排出的是淡水
B　[根据题干信息确定该装置为电解池，阴离子向阳极移动，阳离子向阴极移动，所以电极a为阳极，连接电源的正极，A正确；水在双极膜A解离后，氢离子吸引阴离子透过B膜到左侧形成酸，B为阴离子交换膜，B错误；电解质溶液采用Na2SO4溶液，电解时生成氢气和氧气，可避免有害气体的产生，C正确；海水中的阴、阳离子透过两侧交换膜向两侧移动，淡水从Ⅱ口排出，D正确。]
2．普通电解精炼铜的方法所制备的铜中仍含杂质，利用下面的双膜(阴离子交换膜和过滤膜)电解装置可制备高纯度的Cu。下列有关叙述中正确的是(　　)A．电极a为粗铜，电极b为精铜B．甲膜为过滤膜，可阻止阳极泥及漂浮物杂质进入阴极区C．乙膜为阴离子交换膜，可阻止杂质阳离子进入阴极区D．当电路中通过1 ml电子时，可生成32 g精铜
D　[由题意结合电解原理可知，电极a是阴极，为精铜，电极b是阳极，为粗铜，A项错误；甲膜为阴离子交换膜，可阻止杂质阳离子进入阴极区，B项错误；乙膜为过滤膜，可阻止阳极泥及漂浮物杂质进入阴极区，C项错误；当电路中通过1 ml电子时，可生成0.5 ml精铜，其质量为32 g，D项正确。]
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2．乙醛酸是一种重要的化工中间体，可采用如图所示的电化学装置合成。图中的双极膜中间层中的H2O解离为H＋和OH－，并在直流电场作用下分别向两极迁移。下列说法正确的是(　　)A．KBr在上述电化学合成过程中只起电解质的作用B．阳极上的反应式为C．制得2 ml乙醛酸，理论上外电路中迁移了1 ml电子D．双极膜中间层中的H＋在外电场作用下向铅电极方向迁移
D　[由题图可知，在铅电极乙二酸变成乙醛酸是去氧的过程，发生还原反应，则铅电极是电解装置的阴极，石墨电极发生氧化反应，反应为2Br－－2e－===Br2，是电解装置的阳极。由上述分析可知，Br－起到还原剂的作用，A错误；阳极上的反应式为2Br－－2e－===Br2，B错误；制得2 ml乙醛酸，实际上是左、右两侧各制得1 ml乙醛酸，共转移2 ml电子，C错误；电解装置中，阳离子移向阴极(即铅电极)，D正确。]
4．一定条件下，用多孔石墨电极完成下列实验。下列解释或推理合理的是(　　)
A．电解Ⅰ一段时间后，c(Na2SO4)一定增大B．由Ⅱ中反应H2＋Cu2+===Cu↓＋2H＋可知用玻璃导管将H2通入CuSO4溶液也会产生红色沉淀C．Ⅲ中，只可能发生反应2Ag＋＋Cu===Cu2+＋2AgD．Ⅰ中，a极上既发生了化学过程，也发生了物理过程
D　[电解Na2SO4溶液相当于电解水，若原Na2SO4溶液为饱和溶液，电解一段时间后消耗一部分水，电解液仍为饱和溶液，此时Na2SO4溶液的浓度不变，A说法错误；Ⅱ中出现的现象是因为形成了原电池，但如果用玻璃导管通入H2，无法形成原电池，故无红色固体现象产生，B说法错误；Ⅲ中假如还有氢气存在的话，还可能发生氢气置换银的反应：2Ag＋＋H2===2Ag↓＋2H＋，C说法错误；Ⅰ中除电解水的化学过程外，还存在多孔石墨电极吸附氢气和氧气的物理过程，D项说法正确。]
能力课时培优练(2)　化学能与电能的转化
2．沿海电厂采用海水为冷却水，但在排水管中生物的附着和滋生会阻碍冷却水排放并降低冷却效率，为解决这一问题，通常在管道口设置一对惰性电极(如图所示)，通入一定的电流。下列叙述错误的是(　　)A．阳极发生将海水中的Cl－氧化生成Cl2的反应B．管道中可以生成氧化灭杀附着生物的NaClOC．阴极生成的H2应及时通风稀释安全地排入大气D．阳极表面形成的Mg(OH)2等积垢需要定期清理
D　[海水中存在大量的Cl－，在阳极Cl－放电生成Cl2，A叙述正确；阴极H2O放电生成H2和OH－，OH－与Cl2反应生成ClO－，因此管道中存在一定量的NaClO，B叙述正确；因为H2为可燃性气体，所以阴极生成的H2应及时通风稀释安全地排入大气，C叙述正确；阴极产生OH－，因此会在阴极表面形成Mg(OH)2等积垢，需定期清理以保持良好的导电性，D叙述错误。]
3．研究小组进行如下表所示的原电池实验：
下列关于该实验的叙述中，正确的是(　　)A．两装置的盐桥中，阳离子均向右侧移动B．实验①中，左侧的铜被腐蚀C．实验②中，连接装置5分钟后，左侧电极的电极反应式为：2H＋＋2e－===H2↑D．实验①和实验②中，均有O2得电子的反应发生
D　[①电子移动的方向从负极流向正极，即左侧铜为正极，右侧铜为负极，根据原电池工作原理，阳离子向正极移动，即向左侧移动，②5 min后，灵敏电流表指针向右偏转，说明左侧铁作负极，右侧铁作正极，根据原电池的工作原理，阳离子向正极移动，即向右侧移动，A项错误；根据A选项分析，实验①中左侧铜没有被腐蚀，右侧铜被腐蚀，B项错误；实验②中连接好装置，5 min后，灵敏电流表指针向右偏转，说明左侧铁作负极，右侧铁作正极，即左侧电极反应式为Fe－2e－===Fe2+，C项错误；实验①左侧电极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，实验②5 min后，右侧铁片电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，均是吸氧腐蚀，D项正确。]
6．下列叙述中正确的是(　　)A．Cu2O是一种半导体材料，基于绿色化学理念设计的制取Cu2O的电解池示意图如图一所示，石墨电极上产生氢气，铜电极发生氧化反应B．图一中当有0.1 ml电子转移时，有0.1 ml Cu2O生成C．图二装置中发生反应：Cu＋2Fe3+===Cu2+＋2Fe2+，X极是负极，Y极材料可以是铜D．如图二，盐桥的作用是传递电荷以维持电荷平衡，Fe3+经过盐桥进入左侧烧杯中
7．锌溴液流电池是一种先进的水溶液电解质电池，广泛应用于再生能源储能和智能电网的备用电源等。三单体串联锌/溴液流电池工作原理如图所示：下列说法错误的是(　　)A．放电时，N极为正极B．放电时，左侧贮液器中ZnBr2的浓度不断减小C．充电时，M极的电极反应式为Zn2+＋2e－===ZnD．隔膜允许阳离子通过，也允许阴离子通过
B　[在该原电池中，活泼金属锌作负极，则N极为正极，A说法正确；放电时，左侧锌放电产生Zn2+，贮液器中ZnBr2浓度不断增大，B说法错误；充电时，M极为阴极，电极反应式为Zn2+＋2e－===Zn，C说法正确；放电时Br－通过隔膜进入溶液中与Zn2+结合，充电时Zn2+通过隔膜在双极性碳和塑料电极上沉积，D说法正确。]
8．为提升电池循环效率和稳定性，科学家近期利用三维多孔海绵状Zn(3D-Zn)可以高效沉积ZnO的特点，设计了采用强碱性电解质的3D-Zn—NiOOH二次电池，结构如图所示。电池反应为Zn(s)＋2NiOOH(s)＋H2O(l) ZnO(s)＋2Ni(OH)2(s)。
下列说法错误的是(　　)A．三维多孔海绵状Zn具有较高的表面积，所沉积的ZnO分散度高B．充电时阳极反应为Ni(OH)2(s)＋OH－(aq)－e－===NiOOH(s)＋H2O(l)C．放电时负极反应为Zn(s)＋2OH－(aq)－2e－===ZnO(s)＋H2O(l)D．放电过程中OH－通过隔膜从负极区移向正极区
D　[A项，三维多孔海绵状Zn为多孔结构，具有较高的表面积，所沉积的ZnO分散度高，正确；B项，二次电池充电时作为电解池使用，阳极发生氧化反应，元素化合价升高，原子失去电子，阳极反应为Ni(OH)2(s)＋OH－(aq)－e－===NiOOH(s)＋H2O(l)，正确；C项，二次电池放电时作为原电池使用，负极发生氧化反应，元素化合价升高，原子失去电子，由电池总反应可知负极反应为Zn(s)＋2OH－(aq)－2e－===ZnO(s)＋H2O(l)，正确；D项，二次电池放电时作为原电池使用，阴离子从正极区向负极区移动，错误。]
9．天然气报警器可及时检测到空气中甲烷浓度的变化，当甲烷达到一定浓度时，传感器随之产生电信号并联动报警，图1是成品装置，其工作原理如图2所示，其中O2-可以在固体电解质ZrO2－Na2O中移动。当报警器触发工作时，下列说法正确的是(　　)
B　[A.该装置为原电池装置，电极a处，甲烷发生氧化反应，电极a为负极，空气中氧气得电子，发生还原反应，电极b为正极，A错误；B.O2-向负极移动，故向a电极移动，电流方向在外电路是由正极经导线流向负极，B正确；C.电路中有0.004 ml 电子转移时，有0.000 5 ml甲烷参与反应，但未说明是否为标准状况，无法计算体积，C错误；D.电极a上发生的电极反应式为CH4－8e－＋4O2-===CO2＋2H2O，D错误。]
10．最近某大学教授发明的直接尿素燃料电池，可用哺乳动物的尿液中的尿素作原料，电池原理如图，有关该电池说法不正确的是(　　)A．通尿液的电极为电池负极B．尿素电池工作时，OH－向正极移动C．该电池反应为：2CO(NH2)2＋3O2===2CO2＋2N2＋4H2OD．该成果可用于航天空间站中发电和废物处理
11．某兴趣小组的同学用如图所示装置研究有关电化学的问题。当闭合该装置的电键时，观察到电流表的指针发生了偏转。
甲池　　　　 乙池　　　　丙池
请回答下列问题：(1)甲池为________(选填“原电池”“电解池”或“电镀池”)，通入CH3OH电极的电极反应式为__________________________________。(2)乙池中A(石墨)电极的名称为_____(选填“正极”“负极”“阴极”或“阳极”)，总反应式为____________________________________。(3)当乙池中B极质量增加5.40 g时，甲池中理论上消耗O2的体积为________mL(标准状况下)，丙池中__________极析出______g铜。
(4)若丙池中电极不变，将其溶液换成NaCl溶液，电键闭合一段时间后，甲中溶液的pH将______(选填“增大”“减小”或“不变”)；丙中溶液的pH将_______(选填“增大”“减小”或“不变”)。
石墨电极被阳极上产生的