2020新教材高中化学 第六章 化学反应与能量章末共享课件 新人教版第二册

第六章章末共享微专题一氢氧燃料电池原理分析应用(1)燃料电池是通过燃料与氧化剂分别在两个电极上发生氧化还原反应，将化学能直接转化为电能的装置。(2)燃料电池与火力发电相比，其燃料的利用率高、能量转化率高。与干电池或者蓄电池的主要差别在于反应物不是储存在电池内部，而是由外设装备提供燃料和氧化剂等。(3)以30%的KOH溶液为电解质溶液的氢氧燃料电池的电极反应如下：负极：2H2＋4OH－－4e－===4H2O(氧化反应)；正极：O2＋2H2O＋4e－===4OH－(还原反应)；总反应：2H2＋O2===2H2O。[微训练一]1．燃料电池是燃料(如CO、H2、CH4等)跟氧气(或空气)起反应将化学能转变为电能的装置，若电解质溶液是强碱溶液，下面关于甲烷燃料电池的说法正确的是()A．负极反应式：O2＋2H2O＋4e－===4OH－B．负极反应式：CH4＋8OH－－8e－===CO2＋6H2OC．随着放电的进行，溶液的氢氧根浓度不变D．放电时溶液中的阴离子向负极移动解析：O2＋2H2O＋4e－===4OH－应为正极反应式。燃料氧化生成的二氧化碳不可能从强碱溶液中逸出，它将进一步反应转化成碳酸根。所以负极反应式为CH4＋10OH－－8e－===CO2－3＋7H2O。由于部分碱液和二氧化碳反应，所以溶液的c(OH－)将减小。答案：D2．如下图所示，可形成氢氧燃料电池。通常氢氧燃料电池有酸式(当电解质溶液为硫酸时)和碱式[当电解质溶液为NaOH(aq)或KOH(aq)时]两种。试回答下列问题：(1)酸式电池的电极反应：负极____________________，正极____________________；电池总反应：__________________；电解质溶液pH的变化________(填“变大”、“变小”或“不变”)。(2)碱式电池的电极反应：负极____________________，正极____________________；电池总反应：____________________；电解质溶液pH的变化________(填“变大”、“变小”或“不变”)。2H2－4e－===4H＋O2＋4e－＋4H＋===2H2O2H2＋O2===2H2O变大2H2－4e－＋4OH－===4H2OO2＋4e－＋2H2O===4OH－2H2＋O2===2H2O变小解析：(1)正极上O2得电子变为O2－，溶液中O2－不能单独存在；酸性条件下与H＋结合生成H2O；负极上H2失电子变为H＋，H＋进入电解质溶液。电池总反应为H2和O2生成H2O的反应，由于有H2O生成，电解质溶液将逐渐变稀，故pH增大。(2)正极上O2得电子变为O2－，溶液中O2－不能单独存在，碱性条件下与H2O分子结合生成OH－；负极上H2失去电子变为H＋，碱性条件下H＋不能大量存在，与OH－结合生成水。电池总反应也是H2和O2生成水的反应。同样，由于有水生成，c(OH－)变小，pH变小。3．氢气是未来最理想的能源。科学家最近研制出利用太阳能产生激光，并在二氧化钛(TiO2)表面作用使海水分解得到氢气的新技术：2H2O=====TiO2激光2H2↑＋O2↑，制得的氢气可用于制作燃料电池。试回答下列问题：(1)分解海水时，实现了光能转化为________能。生成的氢气用于制作燃料电池时，实现了化学能转化为________能。分解海水的反应属于________反应(填“放热”或“吸热”)。化学电吸热(2)某种氢氧燃料电池是用固体金属氧化物陶瓷作电解质，A极上发生的电极反应为2H2＋2O2－－4e－===2H2O，则A极是电池的________极，电子从该极________(填“流入”或“流出”)。B极电极反应式为____________________________。负流出O2＋4e－===2O2－解析：(1)燃料电池是将化学能转化为电能的装置，分解海水的反应属于吸热反应。(2)燃料电池中，负极燃料发生失电子的氧化反应，即2H2＋2O2－－4e－===2H2O，正极发生氧气得电子的还原反应，即O2＋4e－===2O2－，所以B极是正极，A极是负极，电子从负极流向正极，即从A极流出。微专题二化学反应速率和化学平衡状态的简单计算方法一、“三段式”解题模式“三段式”指的是在方程式下方三行分别写上该物质的起始浓度，变化浓度和反应后该物质的浓度。其中起始浓度＝变化浓度＋反应后浓度。1．计算原理：化学反应速率之比＝浓度变化之比＝物质的量变化之比＝化学计量数之比。2．计算模式：设A、B两物质的起始浓度分别为amol·L－1、bmol·L－1，反应物A的转化浓度为mxmol·L－1，B的转化浓度为nxmol·L－1，则：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)起始浓度/(mol·L－1)ab00变化浓度/(mo1·L－1)mxnxpxqx终态浓度/(mol·L－1)a－mxb－nxpxqx二、有关化学平衡状态的简单计算1．反应物转化率的计算公式A的转化率＝A的转化量A的起始量×100%(计算式中A的量可以指反应物的物质的量、质量、浓度、体积等)2．某组分的体积分数的计算公式A的体积分数＝体系中A的物质的量体系中总的物质的量×100%[微训练二]1．X、Y、Z为三种气体，把amolX和bmolY充入一密闭容器中，发生反应X＋2Y2Z。达到平衡时，若它们的物质的量满足：n(X)＋n(Y)＝n(Z)，则Y的转化率为()A.a＋b5×100%B.2a＋b5b×100%C.2a＋b5×100%D.a＋b5a×100%解析：设反应达到平衡时消耗Y物质的量为x。则：X＋2Y2Z起始量/molab0转变量/molx2xx平衡量/mola－x2b－xx依题意可得：a－x2＋(b－x)＝xx＝2a＋b5molY的转化率为2a＋b5b×100%＝2a＋b5b×100%，选B。答案：B2．在容积可变的密闭容器中，2molN2和8molH2在一定条件下发生反应，达到平衡时，H2的转化率为25%，则平衡时氮气的体积分数接近于()A．5%B．10%C．15%D．20%解析：达到平衡时，H2转化的物质的量为8mol×25%＝2mol。在一定条件下，N2与H2发生反应：N2＋3H2一定条件2NH3起始物质的量/mol280转化物质的量/mol23243平衡物质的量/mol43643同温同压下，气体的体积比等于其物质的量之比，故平衡时氮气的体积分数为43mol43mol＋6mol＋43mol×100%≈15%。答案：C3．(1)在反应A(g)＋3B(g)===2C(g)中，若以物质A表示的该反应的化学反应速率为0.2mol·L－1·min－1，则以物质B表示此反应的化学反应速率为________mol·L－1·min－1。(2)在2L的密闭容器中，充入2molN2和3molH2，在一定条件下发生反应，3s后测得N2为1.9mol，则以H2的浓度变化表示的反应速率为____________。(3)将10molA和5molB放入容积为10L的密闭容器中，某温度下发生反应：3A(g)＋B(g)2C(g)，在最初2s内，消耗A的平均速率为0.06mol·L－1·s－1，则在2s时，容器中有____________molA，此时C的物质的量浓度为________。0.60.05mol·L－1·s－18.80.08mol·L－1解析：(1)根据化学方程式中的计量数关系，vBvA＝31，v(B)＝3v(A)＝3×0.2mol·L－1·min－1＝0.6mol·L－1·min－1。(2)解法一：3s内消耗的N2的物质的量为2mol－1.9mol＝0.1mol，根据化学方程式N2＋3H2高温、高压催化剂2NH3，可以计算出3s内消耗的H2的物质的量为0.3mol，根据化学反应速率的计算公式，v(H2)＝0.3mol2L×3s＝0.05mol·L－1·s－1。解法二：先计算出以N2表示的化学反应速率v(N2)＝2mol－1.9mol2L×3s＝160mol·L－1·s－1，再根据化学方程式的计量数关系，计算出以H2表示的化学反应速率v(H2)＝3v(N2)＝0.05mol·L－1·s－1。(3)3A(g)＋B(g)2C(g)起始浓度mol·L－11.00.50转化浓度mol·L－10.06×2＝0.120.040.082s时浓度mol·L－11.0－0.12＝0.880.5－0.04＝0.460.08则2s时，n(A)＝0.88mol·L－1×10L＝8.8molc(C)＝0.08mol·L－1。