第四章 化学反应与电能 复习课件 2023-2024学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

化学反应与电能复习 高中化学 原电池 电解池 金属的腐蚀与防护 能量变化 物质变化 氯碱工业再探究 存在 问题 思维 模型 解决 方案 应用 广泛 高中化学 氯碱工业产品： Cl₂ 、NaOH、H₂ 高中化学 氯碱工业应用广泛 氯碱 工业 冶金工业 纺织工业 轻工业 氯碱工业存在的问题 高能耗 2 设备腐蚀 3 实际 问题 高中化学 电能利用 率待提高 思考角度 能量 能量转化率低。 物质 用领域更广。 高中化学 传统供能方式为火力发电， 氯气和烧碱相对于氢气应 如何降低氯碱工业的能耗? 问题的提出 研究表明，应用于氯碱厂的 氢燃料电站可节能约30%(20%的 电能，10%的热能)。 燃料电池技术 氧阴极技术 研究表明，目前应用于氯碱 厂的氧阴极技术可节能约25%,未 来可达30%以上。 低 高中化学 改变供能方式 改变电极反应 能耗 高 任务一基于电化学原理设计装置 高中化学 【学生活动】 活 动 1 设计并画出利用氢氧燃料电池电解 饱和食盐水的简易装置。 电流表 A 十 隔膜或盐桥 电解质溶液 阳离子迁移方向 阴离子迁移方向 发生氧化反应 发生还原反应 e- 十 直流电源 电解质溶液 阳离子迁移方向 阴离子迁移方向 发生氧化反应 发生还原反应 高中化学 原电池模型 电解池模型 正 极 负 极 阳极 阴极 e一 e- e~ 质子交换膜 精制饱和 H₂ 空气 (O₂ ) NaCl溶液 H₂O ( 含 少 量NaOH) 高中化学 活动2 分析装置中电子和离子移动方向。 Cl₂ H₂ 阳离子交换膜 阳 极 淡盐水 NaOH 溶液 正 极 阴 极 负极 NaOH 主 Na+ 溶液 精制饱和 H₂ 空气 (O₂ ) NaCl溶液 H₂O ( 含 少 量NaOH) 负极： H₂-2e-=2H + 阳极： 2Cl--2e-=Cl₂ ↑ 正极： O₂+4e +4H+ =2H₂0 阴极： 2H₂O+2e=H₂↑+20H- 高中化学 e~ e Cl₂ H₂ 阳离子交换膜 阳 极 淡盐水 质子交换膜 负极 阴 极 正 极 【学生活动】 活动3 . 用化学用语回答下列问题。 1.燃料电池负极反应为H₂-2e-=2H-。 2. 若将燃料电池电解质溶液换成 KOH 溶液，则正极 反应方程式为 O₂+4e-+2H₂O =40H- o 3. 电解NaCl溶液总反应方程式为 2NaCI+2H₂0 生解2NaOH+H₂ ↑+Cl₂T 4. 若燃料电池有2mol氢气反应，理论上生成NaOH的 物质的量为4 mol。 高中化学 高 S 低 高中化学 研究表明，目前应用于氯碱 厂的氧阴极技术可节能约25%,未 来可达30%以上。 燃料电池技术 氧阴极技术 改变供能方式 改变电极反应 能耗 【资料】氧阴极技术与传统工艺相比不同 之处在于阴极结构，通过向阴极区供应纯氧， 避免H+直接得电子生成氢气。这样可降低电解 电压，电耗减少明显。 任务二分析氧阴极技术 高中化学 【学生活动】 活动1 写出阴极反应及总反应方程式。 阴极反应： O₂+4e-+2H₂O =40H- 总反应： 4NaCl+2H₂O+O₂ 电 2Cl₂+4NaOH 高中化学 【学生活动】 活动2 结合资料分析氧阴极技术的优缺点。 思考角度 能量 能耗降低 优点 物质 做原料 缺点 高中化学 氧 H₂ 纯 物 要 产 需 了 极 少 阴 减 氯碱工业存在问题及解决方法 高能耗 电能利用 燃料电池技术 2 率待提高 氧阴极技术 设备腐蚀 3 实际 问题 高中化学 思考角度 能量 电能部分转化为热能。 电能转变为化学能过程中的 物质 物质不完全是目标产物。 高中化学 如何提高电能利用率? 问题的提出 任务三探究降低阳极氧含量的方法 高中化学 【学生活动】 活动1 分析电解池阳极0₂ 来源。 思考1 电解池阳极发生的反应。 2Cl--2e- =Cl₂ ↑ 40H--4e-=0₂ ↑+2H₂O 0₂ 来源： 实际电解生产中，离子膜的效率并不 是百分之百，阴极室的OH 会迁移至阳极室， 在阳极放电，产生0