【学霸笔记：同步精讲】第四章 情境活动课 课题 以“电化学法处理废水”为载体解决化学反应与电能问题 课件--2026版高中化学人教版选必修1
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| 名称 | 【学霸笔记：同步精讲】第四章 情境活动课 课题 以“电化学法处理废水”为载体解决化学反应与电能问题 课件--2026版高中化学人教版选必修1 |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 1.6MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2025-09-04 11:48:46 | ||
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文档简介
(共20张PPT)
复习任务群一
现代文阅读Ⅰ
把握共性之“新” 打通应考之“脉”
第四章 化学反应与电能
情境活动课
课题 以“电化学法处理废水”为载体解决化学反应与电能问题
电化学法可以处理废水中的多种有机物、重金属等。例如，对制药废水、肉类加工废水、电镀废水等的处理都有显著效果。目前世界各国对工业废水的处理研究甚多，其中电化学法设备占地面积小，操作灵活，排污量小，不仅可以处理无机污染物，也可以处理有机污染物，甚至连一些无法生物降解的有毒有机物与某些含重金属的污水都可用此方法进行处理；再加上风力、核电等新兴发电技术的大力发展和推广应用带来的电能成本降低，使得电化学方法在治理废水方面具有更大的优势。
如图装置是一种微生物脱盐电池的装置，它可以通过处理有机废水(以含CH3COO－的溶液为例)获得电能，同时还可实现海水淡化。已知a、b电极为惰性电极，X、Y均为离子交换膜。
原电池的工作原理
活动1 判断a极和b极的电极名称。
提示：根据图示可知，在a极上CH3COO－失去电子被氧化生成CO2和H＋，碳元素化合价升高，所以a极为该原电池的负极，则b极为正极。
活动2 判断X、Y离子交换膜的类型。
提示：为了实现海水的淡化，海水中的氯离子需要移向负极，即a极，则X为阴离子交换膜，钠离子需要移向正极，即b极，则Y为阳离子交换膜。
活动3 写出a极的电极反应式，判断H＋能否移向正极。
提示：a极为负极，CH3COO－失去电子被氧化生成CO2，同时产生H＋，则结合电荷守恒可得电极反应式为CH3COO－＋2H2O－8e－===2CO2↑＋7H＋，由于X是阴离子交换膜，所以阻碍生成的H＋向正极移动，即H＋不能移向正极。
活动4 当电路中转移1 mol电子时，在b极室可以生成多少克NaOH
提示：当电路中转移1 mol电子时，会有1 mol Na＋进入b极室形成
1 mol NaOH，其质量是40 g。
积极推进污水资源化利用，既可缓解水的供需矛盾，又可减少水污染。采用电解法可以除去工业污水中的CN－，原理如图所示。通电前先向含CN－的污水中加入适量NaCl并调整其pH维持碱性(CN－不参与电极反应)。
电解池的工作原理
活动1 判断电源X、Y极的名称，隔膜1是阳离子交换膜还是阴离子交换膜。
提示：右侧氯离子放电产生次氯酸根离子，次氯酸根离子氧化CN－生成氮气，右侧电极是阳极，则电源的X极是负极，Y极是正极。左侧水放电，产生氢气和氢氧化钠，所以钠离子向左侧移动，所以隔膜1是阳离子交换膜。
活动2 电解过程中，阴极区溶液的pH如何变化？
提示：电解过程中，阴极区水放电，产生氢气和氢氧化钠，溶液的pH变大。
活动3 写出该装置中右侧电极的电极反应式。
提示：ClO－是电极产物，溶液显碱性，电极反应式为2OH－＋Cl－－2e－===ClO－＋H2O。
活动4 当生成2.24 L(标准状况)N2时，电路中通过多少摩尔电子？
提示：当生成2.24 L(标准状况)N2时即0.1 mol N2，根据反应5ClO－＋2CN－＋H2O===5Cl－＋2CO2↑＋N2↑＋2OH－可知，消耗
0.5 mol次氯酸根离子，氯元素化合价从＋1价降低到－1价，则电路中通过1 mol电子。
某化肥厂排放含大量磷酸二氢铵(NH4H2PO4)的废水，拟采用甲烷燃料电池为电源，用电化学渗析法处理废水并提取化工产品氨水和浓磷酸。装置如图所示。
原电池、电解池的工作原理的综合应用
活动1 膜1、膜2为阳离子交换膜还是阴离子交换膜？
提示：观察图示知，左侧制备氨水，X为氢气，a极(阴极)反应式为＋OH－===NH3·H2O；右侧制备浓磷酸，Y为氧气，b极(阳极)反应式为＋H＋===H3PO4。向左侧迁移向右侧迁移，故膜1为阳离子交换膜，膜2为阴离子交换膜。
活动2 a、b电极的名称是什么？
提示：a极为阴极，b极为阳极。
活动3 消耗标准状况下2.24 L甲烷，理论上生成H3PO4的质量是多少？
提示：根据得失电子守恒，有CH4～8e－～8H3PO4，则消耗标准状况下2.24 L甲烷，即0.1 mol CH4时，理论上生成H3PO4的质量＝＝78.4 g。
1．“打赢蓝天保卫战”意味着对大气污染防治比过去要求更高。二氧化硫-空气质子交换膜燃料电池实现了制硫酸、发电、环保三位一体的结合，原理如图所示。下列说法正确的是( )
A．该电池放电时质子从电极b移向电极a
B．相同条件下，放电过程中消耗的SO2和O2的体积比为2∶1
C．电极a附近发生的电极反应为SO2＋2H2O－2e－===H2SO4＋2H＋
D．电极b附近发生的反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－
√
B [电极a中SO2转化为H2SO4，发生氧化反应，则电极a为负极，发生的电极反应为＋4H＋，负极生成的H＋透过质子交换膜移向正极，电极b为正极，发生的电极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O。电极a为负极，电极b为正极，阳离子向正极移动，则质子从电极a向电极b移动，A错误；电池总反应为2SO2＋2H2O＋O2===2H2SO4，相同条件下，放电过程中，消耗的SO2和O2的体积比为2∶1，B正确；电极a附近发生的反应为＋4H＋，C错误；电极b附近发生的反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，D错误。]
2．利用热再生氨电池可实现CuSO4电镀废液的浓缩再生，同时利用该电池电解Na2SO4溶液(a、b电极均为石墨电极)可以制得O2、H2、H2SO4和NaOH溶液。装置如图所示，甲、乙两室均预加相同的CuSO4电镀废液，向甲室加入足量氨水后电池开始工作。下列说法错误的是( )
A．隔膜为阴离子膜
B．当电路中转移2 mol电子时通过膜d向右移动
C．电池总反应为
D．M、P、X、Y对应的物质分别是稀硫酸、稀NaOH溶液、O2、H2
√
B [向甲室加入足量氨水后电池开始工作，则甲室电极溶解，铜失去电子发生氧化反应变为铜离子，铜离子与氨形成，电极反应为，因此甲室电极为负极，乙室电极为正极。硫酸根离子通过隔膜向负极移动，进入甲室，则隔膜为阴离子膜，A正确；结合分析可知，b为阴极，电解池中阴离子向阳极移动，B错误；甲室电极发生反应为，乙室正极上铜离子得到电子发生还原反应生成铜：Cu2+＋2e－===Cu，则电池总反应为Cu2+＋4NH3===[Cu(NH3)4]2+，C正确；结合分析可知，b为阴极，a为阳极，该装置为电解硫酸钠溶液的装置，在阳极产生氧气和H2SO4，在阴极产生氢气和氢氧化钠，D正确。]
谢 谢！
复习任务群一
现代文阅读Ⅰ
把握共性之“新” 打通应考之“脉”
第四章 化学反应与电能
情境活动课
课题 以“电化学法处理废水”为载体解决化学反应与电能问题
电化学法可以处理废水中的多种有机物、重金属等。例如，对制药废水、肉类加工废水、电镀废水等的处理都有显著效果。目前世界各国对工业废水的处理研究甚多，其中电化学法设备占地面积小，操作灵活，排污量小，不仅可以处理无机污染物，也可以处理有机污染物，甚至连一些无法生物降解的有毒有机物与某些含重金属的污水都可用此方法进行处理；再加上风力、核电等新兴发电技术的大力发展和推广应用带来的电能成本降低，使得电化学方法在治理废水方面具有更大的优势。
如图装置是一种微生物脱盐电池的装置，它可以通过处理有机废水(以含CH3COO－的溶液为例)获得电能，同时还可实现海水淡化。已知a、b电极为惰性电极，X、Y均为离子交换膜。
原电池的工作原理
活动1 判断a极和b极的电极名称。
提示：根据图示可知，在a极上CH3COO－失去电子被氧化生成CO2和H＋，碳元素化合价升高，所以a极为该原电池的负极，则b极为正极。
活动2 判断X、Y离子交换膜的类型。
提示：为了实现海水的淡化，海水中的氯离子需要移向负极，即a极，则X为阴离子交换膜，钠离子需要移向正极，即b极，则Y为阳离子交换膜。
活动3 写出a极的电极反应式，判断H＋能否移向正极。
提示：a极为负极，CH3COO－失去电子被氧化生成CO2，同时产生H＋，则结合电荷守恒可得电极反应式为CH3COO－＋2H2O－8e－===2CO2↑＋7H＋，由于X是阴离子交换膜，所以阻碍生成的H＋向正极移动，即H＋不能移向正极。
活动4 当电路中转移1 mol电子时，在b极室可以生成多少克NaOH
提示：当电路中转移1 mol电子时，会有1 mol Na＋进入b极室形成
1 mol NaOH，其质量是40 g。
积极推进污水资源化利用，既可缓解水的供需矛盾，又可减少水污染。采用电解法可以除去工业污水中的CN－，原理如图所示。通电前先向含CN－的污水中加入适量NaCl并调整其pH维持碱性(CN－不参与电极反应)。
电解池的工作原理
活动1 判断电源X、Y极的名称，隔膜1是阳离子交换膜还是阴离子交换膜。
提示：右侧氯离子放电产生次氯酸根离子，次氯酸根离子氧化CN－生成氮气，右侧电极是阳极，则电源的X极是负极，Y极是正极。左侧水放电，产生氢气和氢氧化钠，所以钠离子向左侧移动，所以隔膜1是阳离子交换膜。
活动2 电解过程中，阴极区溶液的pH如何变化？
提示：电解过程中，阴极区水放电，产生氢气和氢氧化钠，溶液的pH变大。
活动3 写出该装置中右侧电极的电极反应式。
提示：ClO－是电极产物，溶液显碱性，电极反应式为2OH－＋Cl－－2e－===ClO－＋H2O。
活动4 当生成2.24 L(标准状况)N2时，电路中通过多少摩尔电子？
提示：当生成2.24 L(标准状况)N2时即0.1 mol N2，根据反应5ClO－＋2CN－＋H2O===5Cl－＋2CO2↑＋N2↑＋2OH－可知，消耗
0.5 mol次氯酸根离子，氯元素化合价从＋1价降低到－1价，则电路中通过1 mol电子。
某化肥厂排放含大量磷酸二氢铵(NH4H2PO4)的废水，拟采用甲烷燃料电池为电源，用电化学渗析法处理废水并提取化工产品氨水和浓磷酸。装置如图所示。
原电池、电解池的工作原理的综合应用
活动1 膜1、膜2为阳离子交换膜还是阴离子交换膜？
提示：观察图示知，左侧制备氨水，X为氢气，a极(阴极)反应式为＋OH－===NH3·H2O；右侧制备浓磷酸，Y为氧气，b极(阳极)反应式为＋H＋===H3PO4。向左侧迁移向右侧迁移，故膜1为阳离子交换膜，膜2为阴离子交换膜。
活动2 a、b电极的名称是什么？
提示：a极为阴极，b极为阳极。
活动3 消耗标准状况下2.24 L甲烷，理论上生成H3PO4的质量是多少？
提示：根据得失电子守恒，有CH4～8e－～8H3PO4，则消耗标准状况下2.24 L甲烷，即0.1 mol CH4时，理论上生成H3PO4的质量＝＝78.4 g。
1．“打赢蓝天保卫战”意味着对大气污染防治比过去要求更高。二氧化硫-空气质子交换膜燃料电池实现了制硫酸、发电、环保三位一体的结合，原理如图所示。下列说法正确的是( )
A．该电池放电时质子从电极b移向电极a
B．相同条件下，放电过程中消耗的SO2和O2的体积比为2∶1
C．电极a附近发生的电极反应为SO2＋2H2O－2e－===H2SO4＋2H＋
D．电极b附近发生的反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－
√
B [电极a中SO2转化为H2SO4，发生氧化反应，则电极a为负极，发生的电极反应为＋4H＋，负极生成的H＋透过质子交换膜移向正极，电极b为正极，发生的电极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O。电极a为负极，电极b为正极，阳离子向正极移动，则质子从电极a向电极b移动，A错误；电池总反应为2SO2＋2H2O＋O2===2H2SO4，相同条件下，放电过程中，消耗的SO2和O2的体积比为2∶1，B正确；电极a附近发生的反应为＋4H＋，C错误；电极b附近发生的反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，D错误。]
2．利用热再生氨电池可实现CuSO4电镀废液的浓缩再生，同时利用该电池电解Na2SO4溶液(a、b电极均为石墨电极)可以制得O2、H2、H2SO4和NaOH溶液。装置如图所示，甲、乙两室均预加相同的CuSO4电镀废液，向甲室加入足量氨水后电池开始工作。下列说法错误的是( )
A．隔膜为阴离子膜
B．当电路中转移2 mol电子时通过膜d向右移动
C．电池总反应为
D．M、P、X、Y对应的物质分别是稀硫酸、稀NaOH溶液、O2、H2
√
B [向甲室加入足量氨水后电池开始工作，则甲室电极溶解，铜失去电子发生氧化反应变为铜离子，铜离子与氨形成，电极反应为，因此甲室电极为负极，乙室电极为正极。硫酸根离子通过隔膜向负极移动，进入甲室，则隔膜为阴离子膜，A正确；结合分析可知，b为阴极，电解池中阴离子向阳极移动，B错误；甲室电极发生反应为，乙室正极上铜离子得到电子发生还原反应生成铜：Cu2+＋2e－===Cu，则电池总反应为Cu2+＋4NH3===[Cu(NH3)4]2+，C正确；结合分析可知，b为阴极，a为阳极，该装置为电解硫酸钠溶液的装置，在阳极产生氧气和H2SO4，在阴极产生氢气和氢氧化钠，D正确。]
谢 谢！