第4章 化学反应与电能 章末小节(Word教参)-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中化学选择性必修1（人教版2019）

(一)主干知识·系统整合 　　　　　　　　　　　　　　　　 一、原电池 二、电解池 三、金属的腐蚀与防护 1.原电池工作时电解质溶液中有电子的定向移动吗？ 提示：没有。 溶液中的阴离子向负极方向移动，而阳离子向正极方向移动。 2．原电池装置中盐桥的作用是什么？ 能否用导线代替？ 提示：盐桥的作用是连接两烧杯中的电解质形成闭合回路，通过离子的定向移动来维持电解质溶液中的电荷守恒；不能用导线代替，原因是导线不能传递阴、阳离子。 3．如何快速正确的判断燃料电池的正负极？ 提示：可以根据得失电子的情况判断，燃料电池的正极一般是氧气得电子，发生还原反应；燃料电池的负极一般是燃料失电子，发生氧化反应。 4．电解池的阳极材料和阴极材料对电极产物有影响吗？ 提示：阳极材料：因为阳极发生氧化反应，如果阳极是活泼的金属电极，则金属电极失电子被氧化。 如果是惰性电极，则溶液中的离子失电子，所以对电极产物有影响。 5．金属的化学腐蚀和电化学腐蚀有什么不同？ 提示：化学腐蚀和电化学腐蚀的本质相同，都是金属失去电子被氧化，即A－ne－===An＋。两者的区别是化学腐蚀没有电流产生，而电化学腐蚀有电流产生。 6．在钢铁的表面镀锌属于金属的电化学保护法吗？ 提示：不是。 电镀虽然是应用电解原理，但对金属的防护来说是在金属的表面增加了保护层，属于涂覆盖层保护法，不属于电化学保护法。 (二)课题探究·提升素养 课题——电化学在生产生活中的应用 化学能可以转换成电能，电能也可以转换成化学能。不论是哪种形式的能量转化都会对我们的生产生活起到至关重要的作用，比如锂电池的研制使新能源汽车的发展如虎添翼，又如利用电解池原理实现了物质的制备、电镀电解精炼以及污水的处理等。 探究目标(一)　原电池的原理及应用 自2019年诺贝尔化学奖颁发给了锂电池研发者，锂电池最近几年获得了快速的发展。在生产生活的方方面面都有锂电池的影子，锂电池也成了高考考查的热门，最近几年尤其以锂电池为载体的考查更是热门。一种Garnet型固态电解质被认为是锂电池最佳性能固态电解质。LiLaZrTaO材料是目前能够达到最高电导率的Garnet型电解质。某Garnet型锂电池工作原理如图所示，电池工作反应原理为C6Lix＋Li1－xLaZrTaO === LiLaZrTaO＋C6。 1．该原电池的正极与负极分别为哪一个电极？ 提示：根据电子流向可知，a为负极，b为正极。 2．LiLaZrTaO固态电解质有什么作用？ 提示：该电池中电解质为LiLaZrTaO，熔融状态下传导Li＋形成闭合回路。 3．b极的电极反应式如何书写？ 提示：该原电池中a电极为负极，b电极为正极，正极上Li1－xLaZrTaO得电子生成LiLaZrTaO，反应式为xLi＋＋Li1－xLaZrTaO＋xe－===LiLaZrTaO。 4．当电池工作时，每转移x mol电子，b极增重是多少？ 提示：该原电池中b电极为正极，反应式为xLi＋＋Li1－xLaZrTaO＋xe－===LiLaZrTaO，每转移x mol电子，b极增加x mol Li＋，质量为7 g·mol－1×x mol＝7x g。 探究目标(二)　电解池原理的重要应用 在电镀车间的含铬酸性废水中，铬的存在形式有Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)两种，其中以Cr(Ⅵ)的毒性最大。电解法处理含铬废水如图，铬最终以Cr(OH)3沉淀除去。 　　 1．阴极反应式如何书写？ 提示：阴极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－。 2．阳极每转移3 mol电子，可处理Cr(Ⅵ)物质的量为多少？ 提示：阳极每转移3 mol电子，有1.5 mol Fe2＋生成，由离子方程式Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋7H2O＋6Fe3＋可知，1.5 mol Fe2＋还原0.25 mol Cr2O。 3．离子交换膜为哪种交换膜？ 提示：Cr2O在阳极区与Fe2＋反应生成Cr3＋和Fe3＋，阴极区水放电生成氢气产生OH－，Cr3＋和Fe3＋通过阳离子交换膜进入阴极区，与OH－反应生成氢氧化物沉淀。 用惰性电极电解法制备硼酸[H3BO3或B(OH)3]的工作原理如图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子和阴离子通过)。 　　 1．阴极与阳极产生的气体体积比为多少？ 提示：由图可知，b电极为阳极，a电极为阴极，a、b电极反应式分别为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－、2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，阴极与阳极产生的气体体积比为2∶1。 2．产品室中发生反应的离子方程式如何书写？ 提示：b极室中氢离子通过阳膜进入产品室，B(OH)与H＋发生反应生成H3BO3：H＋＋B(OH)===B(OH)3＋H2O。 3．每增加1 mol H3BO3产品，NaOH溶液增重为多少？ 提示：理论上每生成1 m