新教材2023版高中化学微专题大素养2第六章化学反应与能量课件新人教版必修第二册

微专题·大素养②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．科学家近年来研制出一种新型细菌燃料电池，利用细菌将有机酸转化为氢气，氢气进入以磷酸为电解质的燃料电池中发电，电池负极反应式为(

)A．H2＋2OH－－2e－===2H2OB．O2＋4H＋＋4e－===2H2OC．H2－2e－===2H＋D．O2＋2H2O＋4e－===4OH－答案：C解析：根据题给信息，该燃料电池的总反应式为2H2＋O2===2H2O。电解液为酸性溶液，电极反应式中不能出现OH－，A、D错误；又因为燃料电池中负极通入氢气，正极通入氧气，B错误。2．能源危机是当前全球性的问题，“开源节流”是应对能源危机的重要举措。(1)2022北京冬奥会使用氢氧燃料电池汽车作为主运力开展示范运营服务，是迄今为止在重大国际赛事中投入规模最大的。氢氧燃料电池汽车在行驶过程中只排放水，因此被称为“终极环保车”，其反应原理示意图如图。下列有关氢氧燃料电池的说法正确的是________。A．该电池工作时电能转化为化学能B．该电池中电极a是正极C．外电路中电子由电极b通过导线流向电极aD．该电池的总反应：2H2＋O2===2H2OE．氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置F．氢氧燃料电池使用过程中，负极材料的活性一定比正极材料大(2)已知1mol甲醇燃烧放热726.5kJ，在直接以甲醇为燃料的电池中，消耗1mol甲醇所能产生的最大电能为702.1kJ，则该燃料电池的理论效率为________(燃料电池的理论效率是指电池所产生的最大电能与燃料电池反应所能释放的全部能量之比。)DE96.6%

3．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。微专题二化学反应速率和化学平衡状态的简单计算一、“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）

a

b

0

0变化浓度/（mo1·L－1）

mx

nx

px

qx终态浓度/（mol·L－1）

a－mx

b－nx

px

qx

[微训练二]1．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%答案：C

2．一定温度下，向一个容积为2L的真空密闭容器中(事先装入催化剂)通入1molN2和3molH2，3min后测得密闭容器内的压强是起始时的0.7倍，在此时间内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－1答案：C

2∶6∶120%0.1mol·L－1·min－1

练后感悟