第六章　章末共享

第六章章末共享微專題一氫氧燃料電池原理分析應(yīng)用(1)燃料電池是通過(guò)燃料與氧化劑分別在兩個(gè)電極上發(fā)生氧化還原反應(yīng)，將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置。(2)燃料電池與火力發(fā)電相比，其燃料的利用率高、能量轉(zhuǎn)化率高。與干電池或者蓄電池的主要差別在于反應(yīng)物不是儲(chǔ)存在電池內(nèi)部，而是由外設(shè)裝備提供燃料和氧化劑等。(3)以30%的KOH溶液為電解質(zhì)溶液的氫氧燃料電池的電極反應(yīng)如下：負(fù)極：2H2＋4OH－－4e－=4H2O(氧化反應(yīng))；正極：O2＋2H2O＋4e－=4OH－(還原反應(yīng))；總反應(yīng)：2H2＋O2=2H2O。[微訓(xùn)練一]1．氫氣是未來(lái)最理想的能源?？茖W(xué)家最近研制出利用太陽(yáng)能產(chǎn)生激光，并在二氧化鈦(TiO2)表面作用使海水分解得到氫氣的新技術(shù)：2H2Oeq\o(=,\s\up15(TiO2),\s\do14(激光))2H2↑＋O2↑，制得的氫氣可用于制作燃料電池。試回答下列問(wèn)題：(1)分解海水時(shí)，實(shí)現(xiàn)了光能轉(zhuǎn)化為_(kāi)_______能。生成的氫氣用于制作燃料電池時(shí)，實(shí)現(xiàn)了化學(xué)能轉(zhuǎn)化為_(kāi)_______能。分解海水的反應(yīng)屬于________反應(yīng)(填“放熱”或“吸熱”)。(2)某種氫氧燃料電池是用固體金屬氧化物陶瓷作電解質(zhì)，A極上發(fā)生的電極反應(yīng)為2H2＋2O2－－4e－=2H2O，則A極是電池的________極，電子從該極________(填“流入”或“流出”)。B極電極反應(yīng)式為_(kāi)_______________________________________________________________________。2．如下圖所示，可形成氫氧燃料電池。通常氫氧燃料電池有酸式(當(dāng)電解質(zhì)溶液為硫酸時(shí))和堿式[當(dāng)電解質(zhì)溶液為NaOH(aq)或KOH(aq)時(shí)]兩種。試回答下列問(wèn)題：(1)酸式電池的電極反應(yīng)：負(fù)極____________________，正極____________；電池總反應(yīng)：____________________________________；電解質(zhì)溶液pH的變化________(填“變大”“變小”或“不變”)。(2)堿式電池的電極反應(yīng)：負(fù)極______________________，正極______________；電池總反應(yīng)：________________________________；電解質(zhì)溶液pH的變化________(填“變大”“變小”或“不變”)。微專題二化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡狀態(tài)的簡(jiǎn)單計(jì)算一、“三段式”解題模式“三段式”指的是在方程式下方三行分別寫上該物質(zhì)的起始濃度，變化濃度和反應(yīng)后該物質(zhì)的濃度。其中起始濃度＝變化濃度＋反應(yīng)后濃度。1．計(jì)算原理：化學(xué)反應(yīng)速率之比＝濃度變化之比＝物質(zhì)的量變化之比＝化學(xué)計(jì)量數(shù)之比。2．計(jì)算模式：設(shè)A、B兩物質(zhì)的起始濃度分別為amol·L－1、bmol·L－1，反應(yīng)物A的轉(zhuǎn)化濃度為mxmol·L－1，B的轉(zhuǎn)化濃度為nxmol·L－1，則：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)起始濃度/(mol·L－1)ab00變化濃度/(mo1·L－1)mxnxpxqx終態(tài)濃度/(mol·L－1)a－mxb－nxpxqx二、有關(guān)化學(xué)平衡狀態(tài)的簡(jiǎn)單計(jì)算1．反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率的計(jì)算公式A的轉(zhuǎn)化率＝eq\f(A的轉(zhuǎn)化量,A的起始量)×100%(計(jì)算式中A的量可以指反應(yīng)物的物質(zhì)的量、質(zhì)量、濃度、體積等)2．某組分的體積分?jǐn)?shù)的計(jì)算公式A的體積分?jǐn)?shù)＝eq\f(體系中A的物質(zhì)的量,體系中總的物質(zhì)的量)×100%[微訓(xùn)練二]1．在容積可變的密閉容器中，2molN2和8molH2在一定條件下發(fā)生反應(yīng)，達(dá)到平衡時(shí)，H2的轉(zhuǎn)化率為25%，則平衡時(shí)氮?dú)獾捏w積分?jǐn)?shù)接近于()A．5%B．10%C．15%D．20%2．一定溫度下，向一個(gè)容積為2L的真空密閉容器中(事先裝入催化劑)通入1molN2和3molH2,3min后測(cè)得密閉容器內(nèi)的壓強(qiáng)是起始時(shí)的0.7倍，在此時(shí)間內(nèi)v(H2)是()A．0.1mol·L－1·min－1B．0.2mol·L－1·min－1C．0.3mol·L－1·min－1D．0.6mol·L－1·min－1eq\x(溫馨提示：請(qǐng)完成第六章綜合素養(yǎng)測(cè)評(píng))微專題·大素養(yǎng)[微訓(xùn)練一]1．解析：(1)燃料電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，分解海水的反應(yīng)屬于吸熱反應(yīng)。(2)燃料電池中，負(fù)極燃料發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，即2H2＋2O2－－4e－=2H2O，正極發(fā)生氧氣得電子的還原反應(yīng)，即O2＋4e－=2O2－，所以B極是正極，A極是負(fù)極，電子從負(fù)極流向正極，即從A極流出。答案：(1)化學(xué)電吸熱(2)負(fù)流出O2＋4e－=2O2－2．解析：(1)正極上O2得電子變?yōu)镺2－，溶液中O2－不能單獨(dú)存在；酸性條件下與H＋結(jié)合生成H2O；負(fù)極上H2失電子變?yōu)镠＋，H＋進(jìn)入電解質(zhì)溶液。電池總反應(yīng)為H2和O2生成H2O的反應(yīng)，由于有H2O生成，電解質(zhì)溶液將逐漸變稀，故pH增大。(2)正極上O2得電子變?yōu)镺2－，溶液中O2－不能單獨(dú)存在，堿性條件下與H2O分子結(jié)合生成OH－；負(fù)極上H2失去電子變?yōu)镠＋，堿性條件下H＋不能大量存在，與OH－結(jié)合生成水。電池總反應(yīng)也是H2和O2生成水的反應(yīng)。同樣，由于有水生成，c(OH－)變小，pH變小。答案：(1)2H2－4e－=4H＋O2＋4e－＋4H＋=2H2O2H2＋O2=2H2O變大(2)2H2－4e－＋4OH－=4H2OO2＋4e－＋2H2O=4OH－2H2＋O2=2H2O變小[微訓(xùn)練二]1．解析：達(dá)到平衡時(shí)，H2轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量為8mol×25%＝2mol。在一定條件下，N2與H2發(fā)生反應(yīng)：N2＋3H2eq\o(,\s\up15(一定條件))2NH3起始物質(zhì)的量/mol280轉(zhuǎn)化物質(zhì)的量/moleq\f(2,3)2eq\f(4,3)平衡物質(zhì)的量/moleq\f(4,3)6eq\f(4,3)同溫同壓下，氣體的體積比等于其物質(zhì)的量之比，故平衡時(shí)氮?dú)獾捏w積分?jǐn)?shù)為eq\f(\f(4,3)mol,\f(4,3)mol＋6mol＋\f(4,3)mol)×100%≈15%。答案：C2．解析：方法一三段式法3H2＋N22NH3n(總)起始/mol3104轉(zhuǎn)化/mol3xx2x3min末/mol3－3x1－x2x4－2x由題意知，4－2x＝4×0.7，解得x＝0.6，則3min內(nèi)H2消耗了0.6mol×3＝1.8mol，v(H2)＝eq\f(ΔnH2,V×Δt)＝eq\f(1.8mol,2L×3min)＝0.3mol·L－1·min－1。方法二差量法3H2＋N22NH3Δn32Δ