20xx人教版高中化學(xué)選修4第4章第2節(jié)化學(xué)電源(編輯修改稿)
2024-12-25 18:22 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 導(dǎo)電物質(zhì) ， 則電極反應(yīng)式為：負(fù)極 __________， 正極 __________。 【解析】 根據(jù)原電池 的原理，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，電子流出；正極發(fā)生還原反應(yīng)，電子流入；燃料電池燃料為負(fù)極，氧化劑為正極。 (1) KOH 作電解質(zhì)，則負(fù)極通入的是 H2，因?yàn)殡娊赓|(zhì)溶液顯堿性，所以氫氣失去電子變成 H＋后將與 OH－結(jié)合生成水，電極反應(yīng)式為： 2H2＋ 4 OH－－ 4e－== =4H2O 。正極通入的是 O2，氧氣得到電子變成 O2 －后將與 H2O 結(jié)合生成 OH－，電極反應(yīng)式為： O2＋ 2H2O ＋ 4e－== =4OH－。 (2) 稀 H 2 SO 4 作電解質(zhì)時(shí)，溶液顯酸性，所以氧氣得到電子變成 O2 －后將與 H＋結(jié)合生成水，正極反應(yīng)為 O 2 ＋ 4H＋＋ 4e－== =2H 2 O ，負(fù)極反應(yīng)為 2H 2 － 4e－== =4H＋。 (3) 把 H 2 改為 CH 4 ， KOH 作導(dǎo)電物質(zhì)，則負(fù)極通入的是CH 4 ，因?yàn)殡娊赓|(zhì)溶液顯堿性，所以甲烷失去電子后將與 OH－反應(yīng)生成水和 CO2 －3 ，利用反應(yīng)前后電荷守恒，配平負(fù)極反應(yīng)方程式： CH 4 ＋ 10O H－－ 8e－== =CO2 －3 ＋ 7H 2 O 。 【答案】 (1) H 2 2H 2 ＋ 4OH－－ 4e－== =4H 2 O O 2 O 2 ＋ 2H 2 O ＋ 4e－== =4OH－ (2) 2H 2 － 4e－== =4H＋ O 2 ＋ 4H＋＋ 4e－== =2H 2 O (3) CH 4 ＋ 10 OH－－ 8e－== =CO2 －3 ＋ 7H 2 O 2O 2 ＋ 4H 2 O ＋ 8e－== =8OH－ 【點(diǎn)評(píng)】 燃料電池電極反應(yīng)式書寫應(yīng)注意的問題 (1) 電池的負(fù)極一定是可燃性氣體，失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)。電池的正極一定是助燃性氣體，得到電子發(fā)生還原反應(yīng)。 (2) 寫電極反應(yīng)式時(shí)，一定要注意電解質(zhì)是什么，其中陰、陽(yáng)離子要和電極反應(yīng)式中出現(xiàn)的離子相對(duì)應(yīng)，在堿性電解質(zhì)中，電極反應(yīng)式中不能出現(xiàn) H＋；在酸性電解質(zhì)中，電極反應(yīng)式中不能出現(xiàn) OH－。 (3) 正、負(fù)兩極的電極反應(yīng)式在得失電子相等時(shí)相 加，所得電池反應(yīng)必是燃料燃燒反應(yīng)和燃燒產(chǎn)物與電解質(zhì)溶液反應(yīng)的疊加反應(yīng)式。 1． 某種甲醇燃料電池是采用鉑或碳化鎢作為電極催化劑 ， 在稀硫酸電解液中直接加入純化后的甲醇 ， 同時(shí)向一個(gè)電極通入空氣 。 回答下列問題： (1) 這 種 電 極 放 電 時(shí) 發(fā) 生 的 化 學(xué) 反 應(yīng) 方 程 式 是____________________。 (2) 此電極的正極發(fā)生的電極反應(yīng)式是 ___________ _________ ； 負(fù) 極 發(fā) 生 的 電 極 反 應(yīng) 式 是 ___________ _________。 ● 變式訓(xùn)練 (3)電解液中的 H＋ 向 __________極移動(dòng)；向外電路釋放電子的電極是 __________。 (4)比起直接燃燒燃料產(chǎn)生電力 ， 使用燃料電池有許多優(yōu)點(diǎn) ， 其中主要有兩點(diǎn)：首先是燃料電池能量轉(zhuǎn)化效率高 ， 其次是 ____________________。 解析： 甲醇燃料電池實(shí)質(zhì)就是利用 CH3OH燃料在氧氣中反應(yīng)來提供電能 。 CH3OH作負(fù)極 ， 發(fā)生氧化反應(yīng) ， 電極反應(yīng)為 2CH3OH＋ 2H2O－ 12e－ ===2CO2＋ 12H＋ ；氧氣作正極反應(yīng)為： 3O2＋ 12H＋ ＋ 12e－ ===6H2O， 兩反應(yīng)相加得總反應(yīng)式 。在電池中 ， 負(fù)極釋放電子傳到正極上 ， 故 H＋ 向正極移動(dòng) 。 甲醇反應(yīng)產(chǎn)物為 CO2和 H2O， 對(duì)環(huán)境無污染 。 答案： (1)2CH3OH＋ 3O2===2CO2＋ 4H2O (2)3O2＋ 12H＋ ＋ 12e－ ===6H2O 2CH3OH＋ 2H2O－ 12e－ ===2CO2↑＋ 12H＋ (3)正 負(fù)極 (4)產(chǎn)物對(duì)環(huán)境無污染 1． 各種化學(xué)電源特點(diǎn)的比較 常見的化學(xué)電源 ● 教材點(diǎn)撥 名稱 一次電池 (干電池 ) 二次電池 (充電 電池或蓄電池 ) 燃料電池 定義 發(fā)生氧化還原反應(yīng)的物質(zhì)消耗到一定程度，就不能再使用 放電后可以再充電使發(fā)生氧化還原反應(yīng)的物質(zhì)獲得再生 一種連續(xù)地將燃料和氧化劑的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能的化學(xué)電池 名稱 一次電池 (干電池 ) 二次電池 (充電 電池或蓄電池 ) 燃料電池 特點(diǎn) 電解質(zhì)溶液制成膠狀，不流動(dòng) 可以多次重復(fù)使用 與一般化學(xué)電池不同，工作時(shí)，燃料和氧化劑連續(xù)地由外部供給，在電極上不斷地進(jìn)行反應(yīng)，生成物不斷地被排除，于是電池就連續(xù)不斷地提供電能 舉例 普通的鋅錳電池、堿性鋅錳電池 鉛蓄電池、氫鎳電池、鎘鎳電池 氫氧燃料電池、 CH4燃料電池、 CH3OH燃料電池 2. 常見化學(xué)電池的電極反應(yīng)和總反應(yīng)式 (1) 一次電池 ① 普通干電池 ( Z n 、 Mn O 2 、 NH 4
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