高考化学最有效的解题方法难点23 燃料电池(1).doc

2014高考化学最有效的解题方法难点23燃料电池燃料电池两电极都不参加反应，反应的是通到电极上的燃料和氧气，电极反应式的书写有难度。难点磁场请试做下列题目，然后自我界定学习本篇是否需要。熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视，可用li2co3和na2co3的熔融盐混合物作电解质，co为阳极燃气，空气与co2的混合气为阴极助燃气，制得在650 下工作的燃料电池，完成有关的电池反应式：负极反应式：2co2co4co24e正极反应式： 。总电池反应式： 。案例探究例题某原电池中盛有koh浓溶液，若分别向_(填“正”或“负”，下同)极通入可燃性气体，向_极通入o2，则电路中就有电流通过，试完成下列问题：可燃性气体正极反应负极反应电池总反应ph变化(1)h2(2)h2s(3)co(4)ch4(5)c2h4(6)c2h2命题意图：考查学生书写燃料电池电极反应的能力。知识依托：原电池原理和氧化还原反应原理。错解分析：忽视电解质溶液是koh溶液，误以为负极能放出酸性气体。解题思路：燃料电池中，负极通入的气体具有可燃性，在反应中失去电子，被氧化到较高价态：氢元素将被氧化到最高价：1价，在碱性溶液中产物不是h，而是h2oh与oh结合的产物。h2s中硫元素，含碳物质中的碳元素将被氧化到4价，而4价的硫(或4价的碳)又不能单独存在，在其常见形式so2和so (或co2和co)中，因周围环境显碱性生成酸性氧化物是不可能的，产物应为so (或co)，o2由谁来提供？显然是oh，提供o2后裸离的h怎么办？与别的oh结合生成h2o。若燃料中含有1价的氢元素，则它反应前后的价态不变(都是1价)，氢元素反应前在含碳燃料中，反应后在生成物水中。负极电极反应式可根据电荷守恒而配平。燃料电池中，正极通入的o2得电子被还原，成为o2。o24e=2o2o2被h2o分子俘获变为oh：h2oo2=2oh将正、负两极电极反应式叠加，可得电池总反应。根据电池总反应可判定电解质溶液ph的变化。答案：正极反应负极反应电池总反应ph变化(1)o24e2h2o=4ohh22e2oh=2h2o2h2o2=2h2o变小(2)h2s6e8oh=so5h2o2h2s3o24oh=2so4h2o变小(3)co2e4oh=co2h2o2coo24oh=2co2h2o变小(4)ch48e10oh=co7h2och42o22oh=co3h2o变小(5)c2h412e16oh=2co10h2oc2h43o24oh=2co4h2o变小(6)c2h210e14oh=2co8h2o2c2h25o28oh=4co6h2o变小锦囊妙计燃料电池的负极反应，一般较难写出，而正极反应和电池总反应却较易写出。用电池总反应减去正极反应可得负极反应，这是写负极反应式的一种巧妙方法。歼灭难点训练1.()将例题中的惰性电极改为al电极和mg电极，并停止通气体，则：(1)正极反应为： ；(2)负极反应为： ；(3)电极总反应式为：_；电解质溶液的ph变化为：_(填“增大”“不变”或“变小”)。2.()将例题中的“koh(aq)”改为：稀h2so4，其他同例题，试回答前(4)问。3.()将al、fe两电极分别插入盛有稀hno3的电解质溶液中组成原电池，试回答1题中三个问题。4.()将al、cu两电极分别插入盛有18.4 moll1的h2so4(aq)中组成原电池，试回答1中三问。附：参考答案难点磁场提示：原电池中，正极上富余电子，通入正极上的o2得到电子：o24e=2o2o2半径很小，在熔盐中不能单独存在，被co2分子俘获：co2o2=co将正、负两极上的电极反应式叠加，可得总反应方程式。答案：o22co24e=2co2coo2=2co2歼灭难点训练1.提示：碱性溶液中，al比mg活泼，负极上al失去电子。正极上h2o得电子，逸出h2，生成oh。答案：(1)6h2o6e=6oh3h2(或6h6e=3h2)(2)2al6e8oh=2alo4h2o(3)2al2oh2h2o=2alo3h2变小2.提示：负极上，h2、h2s、co、ch4失电子，分别生成h、h和so2、co2、h和co2，产物中o原子由h2o提供。正极上，o2得电子变为o2，o2与h结合生成h2o。如果有水生成，溶液的浓度和ph都会发生变化。答案：正极反应负极反应电池总反应ph变化(1)o24e4h+=2h2oh22e=2h+2h2o2=2h2o变大(2)h2s6e2h2o=so26h+2h2s3o2=2so2h2o变大(3)co2eh2o=co22h+2coo2=co2不变(4)ch48e2h2o=co28h+ch42o2=co22h2o变大3.提示：活泼金属al失电子变成al3，电子由负极流向正极，正极上no (而非h)得电子变成no逸出，同时有h参加反应，与no的另外2个2价的o原子结合成h2o分子。答案：(1)4hno3e=2h2ono(2)al3e=al3(3)al4h2no=al32h2ono变大4.解析：活泼金属al在浓硫酸中钝化，cu作负极失去电子成为cu2，电子流向正极，正极上溶液中的h2so4分子得到电子变为h2o和so2。由于纯硫酸的电离度大于纯水的电离度。而在水参加的电极反应式中，h2o分子可拆为h和oh，所以浓硫酸参加的电极反应式中，h2so4分子可拆成h和so；而依照离子方程式的写法，可知在电池反应中h2so4分子不能拆分为离子。因为电池反应中，h2so4被消耗，且有h2o生成，所以h2so4逐渐变稀，c(h)逐渐变大，ph逐渐变小，直至浓h2so4变成稀h2so4，cu与稀h2so4不再发生反应。但这时al与稀h2so4发生反应，负极上al失电子变为al3，正极上h得电子变为h2。稀h2so4被消耗，c(h)变小，ph变大。答案：(