化学高中苏教版选修四2.2化学反应中的介质

(共20张PPT)
【学习目标】
1、能正确判断离子方程式的正误，并能进行离子共存的分析。
2、了解原电池和电解池的工作原理，能写出电极反应式和电池反应方程式。
3、通过介质参与反应过程，初步学会用化学的视角去思考问题 ；能够通过联想类比来学习和构建知识。
【学习重点】
酸碱性介质参与的离子反应及离子共存，电极反应方程式的书写。
【学习难点】
不同介质下的电极反应方程式的书写
板块一、离子反应中的介质
【例1】（08江苏）．在下列溶液中，各组离子一定能够大量共存的是（ ）
A．使酚酞试液变红的溶液： Na+、Cl-、SO42-、Fe3+
B．使紫色石蕊试液变红的溶液：Fe2+、Mg2+、NO3-、Cl-
C． c(H+)=10-12 mol·L-1的溶液：K+、Ba2+、Cl-、Br-
D．碳酸氢钠溶液：K+、SO42-、Cl-、Al3+
C
【变式训练1】下列说法中，不正确的是 （ ）
A．在0.1mol·L－1的氢溴酸中加入适量的蒸馏水，溶液的c(H+)减小
B．某溶液加铝片放出氢气，HCO3－不可能大量存在
C．室温下pH＝6的酸性溶液中，可能存在NH3·H2O分子
D．在由水电离出的c(OH－)＝1×10－12mol·L－1的溶液中，Al3＋不可能大量存在
D
1、通过哪些方面能够判断溶液的酸碱性 ？
【问题】
（1）PH值的大小
（2）C(H+)或C(OH-)的大小
（3）指示剂或试纸变色
（4）由水电离的C(H+)或C(OH-)
（5）加铝片放出氢气
2、判断离子在溶液中能否大量共存，你会注意哪些隐含条件？
一查色（有无颜色）
二辨性（酸碱性）
三反应（离子反应条件）
四看组合（组合成氧化性环境，如H+、NO3-等）
请回答
【例2】判断下列离子方程式书写正误并说明理由
A．硫与NaOH溶液共热发生反应
3S + 4OH- = 2S2- + SO2↑+2H2O
B．鸡蛋壳溶于醋酸 CaCO3+2H+═Ca2++CO2↑ +H2O
C．SO2通入酸性KMnO4溶液
SO2 +MnO4－ + H2O = SO42－+ 2H+ +Mn2+
D．硫酸氢钠溶液中加入氢氧化钡至溶液显中性
2H++SO42-＋Ba2+＋2OH– = BaSO4↓＋2H2O
E．将少量SO2气体通入NaClO溶液中：
SO2＋2ClO－＋H2O = SO32-＋2HClO
F．NH4HCO3溶液中加入过量NaOH溶液：
NH4+ +OH- =NH3 ↑+ H2O
G．铁片与稀硝酸反应 Fe + 2H+ = Fe2+ + H2↑
H．在碳酸氢钠溶液中加入足量Ca(OH)2溶液：
HCO3-＋Ca2+＋OH– =CaCO3↓＋H2O
经验规律：
少量的计量数为1，过量的计量数为1或2保证量少的全反应
【思考】离子方程式的正误判断一般应先注意哪些问题？
【小结】离子方程式的正误判断一般应先注意哪些问题？
2.电荷守恒
3.拆与不拆
1.客观事实
4.量的问题
板块二、电化学反应中的介质
化学能转化为电能
a b
2H2 - 4e- + 4OH- = 4H2O
【例3】(09天津).氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。下图为电池示意图，该电池电极表面镀一层细小的铂粉，铂吸附气体的能力强，性质稳定，请回答：
1、氢氧燃料电池的能量转化主要形式是　 　　　　　，在导线中电子流动方向为 　（用a、b 表示）。
2、负极反应式为　　　　　　 　 。
【变式训练2】
1、若将上题中电解质溶液换成H2SO4溶液，负极反应式为　　　 ，正极反应式为　 　 　。
2、若电解质溶液改为在能传导O2-的固体电解质中，负极反应式为 ，正极反应式为 。
3、若将上题中电解质换成熔融碳酸盐，负极反应式为　　 　 　 　 ，正极反应式为　 　　 。
4、若将SO2、O2设计为原电池原理，在酸性介质下用于工业制H2SO4，负极反应式为 ,在碱性介质下制硫酸盐，负极反应式为
总结燃料电池电极反应式书写的一般思路和方法
2H2 - 4e- = 4H+
2H2- 4e- +2CO32- =2H2O+2CO2
2H2 - 4e- + 2O2- = 2H2O
O2 + 4e- = 2O2-
O2+4e-+2CO2=2CO32-
O2 + 4H+ + 4e- = 2H2O
SO2 + 2H2O - 2e- =SO42- +4H+
SO2 + 4OH- - 2e- =SO42- + 2H2O
【归纳】燃料电池电极反应式书写的一般思路
负极：（1）直接法
正极：实质 O2+4e- =2O2-
介质
酸性： H2O
碱性： OH-
固体传导O2- : O2-
熔融碳酸盐： CO32-
找（负极成分）
判（失电子数，根据化合价变化）
写（关系对:酸性 H2O— H+ 碱性 OH- — H2O）
（2）相减法（总式-正极=负极 注意电子数相等）
【探究】在铝表面着色，先用电解法使铝表面附上一层氧化铝。其方法是将铝件作阳极，铁作阴极，用碳酸氢钠作电解液。其原理是，通电后在铝件与电解液的接触面上逐渐形成一层Al(OH)3薄膜，薄膜的某些部位存在着小孔，电流从小孔通过并产生热量使Al(OH)3分解，从而在铝件表面形成一层较厚的氧化膜。
1、铝件表面形成一层Al(OH)3薄膜的电极反应式为
2、电解过程中，必须使电解液PH保持相对稳定（不能太大，也不能太小）的原因是：
Al - 3e- + 3HCO3- = Al(OH)3 + 3CO2
Al(OH)3和Al2O3均有两性，PH太大或太小，都会使Al2O3薄膜溶解
ΝaCl饱和溶液
【变式训练3】
如图所示装置，两玻璃管中盛满滴有
酚酞的溶液的NaCl饱和溶液，C（Ⅰ）、
C（Ⅱ）为多孔石墨电极。
接通S1后，C(Ⅰ)附近溶液变红，两玻璃管中有气体生成。一段时间后（两玻璃管中液面未脱离电极），断开S1，接通S2，电流表的指针发生偏转。此时：
C(Ⅰ)的电极名称是 （填写正极或负极）；
C(Ⅱ)的电极反应式是 。
负极
Cl2+2e- =2Cl-
【总结】从能量转化、电极名称与判定方法、电子流动方向、电极反应、电解质溶液中离子移动方向等方面比较原电池与电解池(同桌间相互表述，交流收获)
电子从负极流出
负
升— 失—氧
阳
最终流回正极
本节小结
通过学习介质参与的离子反应与电化学反应，理解化学反应是需要条件的，是在一定环境下才能发生的，减少由于介质原因而导致失分现象。
1.D 2.B 3.A
4.(1)负极：CH4 + 10OH- - 8e- = CO32- + 7H2O
总式：CH4 + 2O2 + 2KOH = K2CO3 + 3H2O
(2) 负极：CH4 + 2H2O - 8e- = CO2 + 8H+
总式：CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O
(3) 负极：N2H4 + 4OH- - 4e- = 4H2O＋N2↑
正极：O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-
5.(1) B
(2)NO3- Al3+ SO42- ; Fe3+ HCO3- Ba2+
(3) 3Cu + 8H+ +2NO3- = 3Cu2+ +2NO↑+4H2O
Al3+ +3NH3·H2O=Al(OH)3 +3NH4+
课前自主复习区答案
（08山东卷29）(2）以丙烷为燃料制作新型燃料电池，电池的正极通人O2和CO2，负极通人丙烷．电解质是熔融碳酸盐。电池反应方程式为 ；放电时，CO32－移向电池的 （填“正”，或“负”）极。
（08山东卷30） ⑶电解饱和食盐水的装置如图所示，若收集的H2为2L，则同样条件下收集的Cl2 (填“＞”、“＝”或“＜”)2L，原因是 。
08 山 东
C3H8+5O2=3CO2+4H2O
电解生成的氯气与电解生成的NaOH 发生了反应
负
＜