高一化学燃料电池和电能解题指导
发布:佚名 时间:2010-10-12 13:29:00 来源:京翰教育中心 录入:杨 人气:406
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化学反应不仅生成新物质，而且都伴随有能量的变化。化学反应能量的变化从物质内部揭示了化学反应的实质，诠释了物质之间发生变化的另一个侧面。这种能量变化主要体现在化学反应吸收或放出的热能变化上，以及电能与化学能之间的相互转化。下面我们尝试从这个考点了解反应中能量变化的一些形式。
一、 燃烧反应、燃烧热
燃烧是一种剧烈放热、发光的化学反应，是可燃物在氧化剂气体（一般氧气）中发生的氧化还原反应。燃烧产物均为能量较低的稳定物质，所以燃烧全部为放热反应。燃烧热就是指在1个大气压的条件下，1 mol可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物所放出的热量。表示燃烧热可以用特定的热化学方程式表示。
例1.将0.3 mol的气态高能燃料乙硼烷（B2H6）在氧气中燃烧，生成固态三氧化二硼和气态水，放出609.9 kJ热量，该反应的热化学方程式为________________。又已知：H2O(g)＝H2O(l)； ΔH＝－44.0 kJ/mol，乙硼烷的燃烧热为________kJ/mol。
解析：0.3 mol乙硼烷完全燃烧生成气态水放出609.9 kJ热量，则1 mol乙硼烷完全燃烧放出的热量为：1 mol×
＝2033 kJ。因此乙硼烷燃烧的热化学反应方程式为：
B2H6(g)+3O2(g)＝B2O3(s)+3H2O(g)；ΔH＝－2033 kJ/mol。产物气态水能量较高，燃烧热应为燃烧生成液态水时放出的能量，而1 mol乙硼烷燃烧生成液态水放热
2033 kJ+44.0 kJ/mol×3 mol=2165 kJ，所以乙硼烷的燃烧热为：2165 kJ/mol。
二、 燃料电池、电能
燃料电池是一种将储存在燃料和氧化剂中的化学能，直接转化为电能的装置。燃料电池作为一种新型电源，其电极材料丰富，电解质多种多样（可以是酸性，可以是碱性，可以是固态、气态还可以是液态等），尤其近年来，一次性能源的匮乏和环境保护的要求，开发利用新的清洁再生能源问题变得紧迫，燃料电池以其能量转换率高、对环境污染小等优点而将渗透到我们生活的各个领域。
例2.有人将铂电极插入氢氧化钾溶液中作电极，又在两极片上分别通甲烷和氧气形成原电池，从而设计出一种燃料电池，该电池中甲烷的铂丝为_____极，发生的电极反应为_____________.该电池工作时放电反应的总化学方程式为______________，电池工作时溶液的PH(填“不变”，“变小”,“变大”)____________
解析：甲烷燃料电池以甲烷的燃烧反应为基础进行，甲烷是还原剂，在负极发生氧化反应，氧气在正极发生还原反应，在书写电极反应时既要注意KOH电解质溶液的参与，还应注意得失电子守恒和电荷守恒。
负极：CH4+10OH—-8e—=CO32—+7H2O 正极：2 O2+4H2O+8e-=8OH-
电池总反应式：CH4+2 O2+2OH—=CO32—+3H2O
电池工作时要消耗氢氧根离子，所以PH变小。