第四章 化学反应与电脑 整理与提升 课件-2026-2027学年高二上学期化学人教版选择性必修1

该高中化学课件聚焦“化学反应与电能”单元，系统梳理原电池、二次电池、电解池等核心知识，通过“旧知回忆-典例引领-方法透视”逻辑链，串联电极反应、装置设计、离子移动等要点，构建完整电化学知识网络。 其亮点在于立足高考考向创新复习策略，如设计电极反应式书写三步骤、离子交换膜分析流程等解题模型，结合2025年各地高考典例培养科学思维，课堂检测分层设置巩固提升，助力学生深化化学观念，教师可精准把握复习重点。

第四章　化学反应与电能 整理与提升 ——基于高考考向的解题模型建构与得分技巧突破 1 复习目录 依据原电池原理设计新型电化学装置 依据二次电池原理设计的新型电化学装置 依据电解池原理设计的新型电化学装置 多池串联电化学装置分析 电化学装置中离子交换膜的分析 依据原电池原理设计新型电化学装置 原电池旧知回忆 负极 正极 电子导体 离子导体 e- 阳离子向正极移动 阴离子向负极移动 电流 氧化反应在负极发生（失电子）、还原反应在正极发生（得电子） 在电位差的影响下，电子沿电子导体从负极流向正极，产生电流 自发进行的氧化还原反应 外电路 内电路 失电子 氧化反应 得电子 还原反应 两极一液成回路 依据原电池原理设计新型电化学装置 (2025·广东卷) 某理论研究认为：燃料电池 (图 b) 的电极Ⅰ和Ⅱ上所发生反应的催化机理示意图分别如 图 a 和图 c，其中 O2获得第一个电子的过程最慢。由此可知，理论上 典例引领 A. 负极反应的催化剂是ⅰ B. 图 a 中，ⅰ到ⅱ过程的活化能一定最低 C. 电池工作过程中，负极室的溶液质量保持不变 D. 相同时间内，电极Ⅰ和电极Ⅱ上的催化循环完成次数相同 依据原电池原理设计新型电化学装置 方法透视 1.判断电极方程式是否正确 ①、看电极反应是氧化反应还是还原反应 ②、看产物能否与溶液反应 ：（1）酸性溶液：方程式中不能出现 OH-；（2）碱性溶液：方程式中不能出现 H+。 （3）看电极产物能否和环境中的其他物质反应 酸性 碱性 CO32−​ O2− CH4​氧化产物 CO2​ CO32−​ HCO3−​ CO32−​ O2​还原产物 H2​O OH− OH− CO32−​ 依据原电池原理设计新型电化学装置 ③、看物质拆分是否正确 ：（1）强酸、强碱、可溶性盐溶液可拆 （2）非溶液和熔融状态下进行的反应不能写成离子方程式形式 （3）原子团不能拆分 1.判断电极方程式是否正确 ④、看有无隐含的酸碱性 ：（1）酸性溶液：产物是 NH4+、Fe3+、Cu2+等弱阳离子 （2）碱性溶液：有金属氧化物、氢氧化物参与的反应 2.新型化学电源中电极反应式的书写三步骤 负极反应式：符合 “还原剂 -ne−→氧化产物” 的形式 正极反应式：符合 “氧化剂 +ne−→还原产物” 的形式 列物质写两式 检查是否符合原子守恒、电荷守恒，若是酸性介质：多余的 “O”，加H+转化为H2O，不能出现OH-；若是碱性介质：多余的 “O” 加H2O转化为OH- ，不能出现H+。 看环境配守恒 两 电极反应式相加，与总反应式对照验证 (对于较复杂的电极反应，可用总反应式减去较简单一极的电极反应式得到） 两式加验总式 依据二次电池原理设计的新型电化学装置 放电过程的总反应及电极反应式 Pb＋PbO2＋2H2SO4 2PbSO4＋2H2O 放电 充电 工作原理： 铅蓄电池 Pb + PbO2 + 2H2SO4 = 2PbSO4 + 2H2O Pb +SO42-﹣2e- = PbSO4 PbO2 + 4H+ + SO42- + 2e- = PbSO4 + 2H2O [优点]电压稳定，使用方便，安全可靠，价格低廉 [缺点]比能量低、笨重、废弃电池污染环境 旧知回忆 依据二次电池原理设计的新型电化学装置 典例引领 (2025·重庆卷) 下图为 AgCl - Sb 二次电池的放电过程示意图如图所示 下列叙述正确的是 A. 放电时，M 极为正极 B. 放电时，N 极上反应为 Ag - e - + Cl- = AgCl C. 充电时，消耗 4 mol Ag 的同时将消耗 1molSb4O5Cl2 D. 充电时，M 极上反应为 Sb4O5Cl2+ 12e - + 10H + = 4Sb + 2Cl- + 5H2O 依据二次电池原理设计的新型电化学装置 方法引领 1.二次电池的特点 放电时为原电池，电极属性为正负极 充电时为电解池，电极属性为阴阳极 阳极连正极，电极反应式相反，充电时变成阳极 阴极连负极，电极反应式相反，充电时变成阴极 充电时，电池上“-”极应接电源的负极 2.二次电池的充放电原理 同一电极 外接电源负极 正极：还原反应 可充电电池 负极：氧化反应 还原反应：阴极 氧化反应：阳极 同一电极 外接电源正极 方法引领 3.二次电池的充放电规律 充电时电极的连接：充电的目的是使电池恢复其供电能力，因此负极应与电源的负极相连以获得电子，可简记为“负接负后作阴极，正接正后作阳极”。 工作时的电极反应式：同一电极上的电极反应式，在充电与放电时，形式上恰好是相反的；同一电极周围的溶 液，充电与放电时 pH 的变化趋势也恰好相反。 4.二次电池电极反应的书写方法 依据二次电池原理设计的新型电化学装置 标 先标出原电池总反应式电子转移的方向和数目，找出参与负极和正极反应的物质 写 写出一个比较容易书写的电极反应式 (书写时一定要注意电极产物是否与电解质溶液共存) 减 在电子守恒的基础上，总反应式减去写出的电极反应式即得另一电极反应式 依据电解池原理设计的新型电化学装置 旧知回忆 化学能 电能 电解池 与原电池不同，电解池需要一个外接电源 Cu2+ + 2e- = Cu 2Cl- - 2e- = Cl2 ↑ 【还原反应】 【氧化反应】 电解池： 将电能转化为化学能的装置 依据电解池原理设计的新型电化学装置 典例引领 (2025·河北卷) 科研工作者设计了一种用于废弃电极材料 LixCoO2(x < 1) 再锂化的电化学装置，其示意图如下： 已知：参比电极的作用是确定 LixCoO2再锂化为 LiCoO2的最优条件，不干扰电极反应。下列说法正确的是 A. LixCoO2电极上发生的反应：LixCoO2+ xe - + xLi+ = LiCoO2 B. 产生标准状况下 5.6LO2时，理论上可转化 1/（1-x mol）的 LixCoO2 C. 再锂化过程中，SO42- 向 LixCoO2电极迁移 D. 电解过程中，阳极附近溶液 pH 升高 科学拓展—摇椅理论 依据电解池原理设计的新型电化学装置 LixCy 原电池/电解池 原电池/电解池 负极 /阴极 正极 锂离子电池就是依靠Li＋在正极和负极之间移动来实现充、放电的二次电池。 摇椅理论 依据电解池原理设计的新型电化学装置 磷酸铁锂系锂离子电池： LixC6+ Li1-xFePO4 6C+LiFePO4 放电 充电 总反应： 负极： 正极： 放电 充电 阴极： 正极： 6C +xLi+ + xe- ＝ LixC6 LiFePO4 － xe-＝Li1-xFePO4 + xLi+ LixC6 － xe- ＝ xLi+ + 6C Li1-xFePO4 + xe- + xLi+ ＝ LiFePO4 请写出的电极反应式 摇椅理论—貌合神离 依据电解池原理设计的新型电化学装置 Li＋和e－虽然都寄居在电极材料的空隙中，但e－并没有被Li＋捕获 即没有发生Li＋＋e－= Li过程 如果发生将生成固体锂，流动性很差 那么，Li＋和e－都填充在哪里？ Li＋填充在碳层之间没问题，那么e－呢？ →我们知道，石墨是层状结构，每个碳原子3个电子采用SP2杂化，每个碳原子还有一个与碳环平面垂直的未参与杂化的2P轨道，形成一个大π键，未杂化的单e－可自由移动，以自由电子的形态在大π键中移动，类似于电子气。(此部分知识在选2中学习) 当充电时，随着Li＋嵌入石墨中，补偿的e－加入到大π键轨道的电子气中。 依据电解池原理设计的新型电化学装置 方法引领 1.电极产物的判断 （1）阳极产物的判断 ①活性电极 (除 Au、Pt 以外的金属材料作电极)，电极材料失电子，生成金属阳离子。 ②惰性电极 (Pt、Au、石墨)，要依据阴离子的放电顺序加以判断。 阴离子的放电顺序：活泼电极> S2- > I- > Br- > Cl- > OH- > 含氧酸根离子。 （2）阴极产物的判断 直接根据阳离子放电顺序进行判断。阳离子放电顺序：Ag+ > Fe3+ > Cu2+ > H+ (酸) > Fe2+ > Zn2+ > H+ (水) > Al3+ > Mg2+。 ①若金属阳离子 (Fe3+除外) 放电，则得到相应金属单质；若 H+放电，则得到H2。 ②放电顺序本质遵循氧化还原反应的优先规律，即得 (失) 电子能力强的离子先放电。 依据电解池原理设计的新型电化学装置 方法引领 2.分析电解过程的思维流程 判断阴、阳极 分析电解质溶液的离子组成 确定放电离子或物质 写出电极反应、总反应 解答相关问题 先明确阳极属于惰性电极还是活泼电极 找出体系里的全部离子（包含水电离出的H+和OH−），再按照阴离子、阳离子进行分组 梳理阴离子、阳离子分别在两极的放电先后顺序，判断出优先发生放电的微粒 推断电极对应的反应产物，同时结合溶液酸碱性、产物溶解性完成方程式书写 分析离子浓度变化、溶液 pH 变化、电极产物的量的变化以及溶液复原方案这类相关问题 多池串联电化学装置分析 典例引领 （2025·甘肃卷) 我国科研工作者设计了一种 Mg - 海水电池驱动海水 (pH = 8.2) 电解系统 (如下图)。以新型 MoNi/ NiMoO4 为催化剂 (生长在泡沫镍电极上)。在电池和电解池中同时产生氢气。下列关于该系统的说法错误的是 A. 将催化剂生长在泡沫镍电极上可提高催化效率 B. 在外电路中，电子从电极 1 流向电极 4 C. 电极 3 的反应为：4OH- - 4e- = 2H2O + O2 ↑ D. 理论上，每通过 2mol 电子，可产生 1molH2 多池串联电化学装置分析 方法引领 电化学装置中离子交换膜的分析 典例引领 (2025·云南卷) 一种用双极膜电渗析法卤水除硼的装置如图所示，双极膜中 H2O 解离的 H+和 OH-在电场作用下向两极迁移。除硼原理：[B(OH)4]- + H+ = B(OH)3+ H2O。下列说法错误的是 A. Pt 电极反应：4OH- - 4e- = O2 ↑+2H2O B. 外加电场可促进双极膜中水的电离 C. Ⅲ室中，X 膜、Y 膜分别为阳离子交换膜和阴离子交换膜 D. Ⅳ室每生成 1molNaOH，同时Ⅱ室最多生成 1molB(OH)3 方法引领 电化学装置中离子交换膜的分析 离子交换膜 分类 应用 由一张阳膜和一张阴膜复合制成的阴、阳复合膜。该膜的特点是在直流电的作用下，阴、阳膜复合层间的H2O解离成H+和OH-并分别通过阳膜和阴膜，作为H+和OH-的离子源。 双极膜 阳离子交换膜 阴离子交换膜 质子交换膜 只允许阳离子通过，阻止阴离子和气体通过。 只允许阴离子通过，阻止阳离子和气体通过。 只允许质子（H+）通过。 隔离某些物质，防止发生反应 用于物质的制备（电解后溶液阴极区或阳极区得到所制备的物质） 物质分离、提纯 1.离子交换膜的分类和应用 2.含离子交换膜电化学装置题的解题步骤 电化学装置中离子交换膜的分析 方法引领 第一步 第二步 第三步 分清交换膜类型：即交换膜属于阳离子交换膜、阴离子交换膜或质子交换膜中的哪一种，判断允许哪种离子通过交换膜 写出电极反应式，判断交换膜两侧离子的变化，推断电荷变化，根据电荷平衡判断离子迁移的方向 分析交换膜的作用：在产品制备中，交换膜作用主要是提高产品纯度，避免产物之间发生反应 (2025·广东卷)一种高容量水系电池示意图如图。已知:放电时,电极Ⅱ上MnO2减少;电极材料每转移1 mol电子,对应的理论容量为26.8 A·h。下列说法错误的是(　　) A.充电时Ⅱ为阳极 B.放电时Ⅱ极室中溶液的pH降低 C.放电时负极反应为MnS-2e-══S+Mn2+ D.充电时16 g S能提供的理论容量为26.8 A·h B 课堂检测，巩固提升 $