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:454
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三、 热能和电能
对于一个特定化学反应，反应前后能量的变化无论以什么形式释放出来，能量值都是一样的。不过将燃烧反应设计成燃料电池将大大提高能量的利用率，这也是燃料电池即将成为21世纪新能源的重要原因。
例3.（1）碱性燃料电池（AFC）是采用30%—50%KOH溶液作电解质溶液，以氢气和氧气为燃料在一定条件下使其发生反应，试表示该电池的电极反应式。
（2）已知燃烧1 g氢气生成液态水放出热量143 kJ，某燃料电池以氢气为燃料，假设能量利用率为80%，那么要求产生1度电需标准状况下的氢气__________L，写出该反应的热化学方程式。
解析：氢氧燃料电池在碱性条件下的电极反应为：
负极：2H2+-4e- +4OH—=4H2O 正极：O2+4e—+2H2O=4OH—
电池的总反应式为：2H2+O2=2H2O，所以该燃料电池发电释放能量可以由燃烧反应的反应热求得。1 g氢气完全燃烧放出热量143 kJ，该燃烧反应的热化学方程式为2H2(g) + O2(g) ＝2H2O(l)；ΔH1＝－572 kJ/mol，氢气燃烧热为286 kJ/mol。产生1度电的能量为3600kJ，需要氢气的体积为：v（H2）=
=352.4 L
四、 链接高考
（07江苏）甲醇子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的两种反应原理是
①CH3OH(g)+H2O(g)=CO2(g)+3H2(g)；△H= + 49．0 kJ·mol-1
②CH3OH(g)+1/2O2(g)=CO2(g)+2H2(g)；△H=－192．9 kJ·mol-1
下列说法正确的是( )。
A．CH3OH的燃烧热为192．9 kJ·mol－1
B．反应①中的能量变化如右图所示
C．CH3OH转变成H2的过程一定要吸收能量
D．根据②推知反应：CH3OH(l)+1/2O2(g)=CO2(g)+2H2(g)的△H>－192．9 kJ·mol－1
解析：本题以燃料电池为载体考查燃烧热和热化学方程式。CH3OH燃烧热应指1 mol甲醇完全燃烧生成CO2和液态水时放出的热量，题中电池反应甲醇生成氢气，不符合定义，因此选项A错。反应①是吸热反应，而上图所示反应物的总能量大于生成物的总能量应是放热反应，因此选项B也错。由反应①②可知，CH3OH转变成H2的过程有的是放热反应有的是吸热反应，选项C错。液态甲醇能量低于气态甲醇，与氧气反应放出热量少，因△H为负，所以△H>－192.9 kJ·mol－1。选D。
化学反应中的能量变化是复习化学的另一条线索，是近年来高考常考知识点，也是学生复习中的薄弱环节，必要时应做一些强化练习，将反应中涉及的能量问题综合起来，这样才会利用该知识点，使相关知识达到融会贯通。