(讲义)专题1 第2单元 能力课时2 化学能与电能的转化-【提分教练】2023-2024学年新教材高中化学选择性必修1(苏教版2019)

能力课时2　化学能与电能的转化 1．掌握各种化学电源的分析方法，建立解决化学电源问题的思维模型。 2．掌握原电池和电解池中各种膜的作用，建立分析各种膜的作用的思维模型。 化学电源的分析方法 1．解有关一次电池类题的方法 一次电池的本质是自发的氧化还原反应，故解决与一次电池相关的问题时主要根据氧化还原反应的相关知识进行考虑。 (1)分析物质价态。 根据氧化还原反应知识，确定涉及化合价变化的物质或微粒，然后判断出发生氧化反应、还原反应的物质或微粒。 (2)确定电极名称。 根据负极发生氧化反应、正极发生还原反应的特点判断出原电池的正、负极。 (3)解决相关问题。 根据原电池中电极的变化、电子的流向、电流的流向、电解质溶液中离子的移动方向等特点，对涉及的相关问题进行科学、准确回答。 2．解有关二次电池类题的方法 二次电池属于原电池、电解池的综合体，故思考问题时，必须同时利用原电池反应、电解池反应的相关原理解决问题。 (1)辨别反应方向。 根据给出的总反应式，结合放电(原电池)、充电(电解池)，判断出反应的方向与装置的特点。 (2)活用电极反应。 由于放电、充电的过程可逆，故需借助原电池的相关知识判断出相应的原电池的电极反应，则充电时电解的电极反应就是相应原电池电极反应的逆过程，阳极反应与正极反应逆向对应、阴极反应与负极反应逆向对应。 (3)准确判断题意。 由于涉及反应的两个方向，故在解题时特别要注意反应的方向性，不能将放电时涉及的相关反应，错放在充电时涉及的相关反应上进行思考，要避免发生张冠李戴的情况。 3．解有关燃料电池类题的方法 (1)解答燃料电池题目的思维模型。 (2)解答燃料电池题目的几个关键点。 ①要注意介质是什么？是电解质溶液还是熔融盐或氧化物。 ②通入负极的物质为燃料，通入正极的物质为氧气。 ③通过介质中离子的移动方向，可判断电池的正负极，同时考虑该离子参与靠近一极的电极反应。 一种高性能的碱性硼化钒(VB2)­空气电池如图所示， 其中在VB2电极发生反应：VB2＋16OH－－11e－===VO＋2[B(OH)4]－＋4H2O。该电池工作时，下列说法错误的是(　　) A．负载通过0.04 mol电子时，有0.224 L(标准状况)O2参与反应 B．正极区溶液的pH降低、负极区溶液的pH升高 C．电池总反应为4VB2＋11O2＋20OH－＋6H2O===8[B(OH)4]－＋4VO D．电流由复合碳电极经负载、VB2电极、KOH溶液回到复合碳电极 B　[由题给信息知VB2电极上发生失电子的氧化反应，则VB2电极为负极，复合碳电极为正极，正极发生还原反应，电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，电池总反应方程式为4VB2＋11O2＋20OH－＋6H2O===8[B(OH)4]－＋4VO。 由上述分析知，正极的电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，则电路中通过0.04 mol e－时，正极有0.01 mol O2参加反应，其在标准状况下的体积为0.224 L，A项正确；由正、负极的电极反应式可知，该电池工作时，负极区溶液的pH降低，正极区溶液的pH升高，B项错误；由上述分析知，该电池的总反应方程式为4VB2＋11O2＋20OH－＋6H2O===8[B(OH)4]－＋4VO，C项正确；电流与电子的流动方向相反，电流从正极出发，沿负载流向负极，再经过溶液最终回到正极，D项正确。] 1．(2021·山东选择性考试)以KOH溶液为离子导体，分别组成CH3OH－O2、N2H4－O2、(CH3)2NNH2－O2清洁燃料电池，下列说法正确的是(　　) A．放电过程中，K＋均向负极移动 B．放电过程中，KOH物质的量均减小 C．消耗等质量燃料，(CH3)2NNH2－O2燃料电池的理论放电量最大 D．消耗1 mol O2时，理论上N2H4－O2燃料电池气体产物的体积在标准状况下为11.2 L C　[碱性环境下，甲醇燃料电池总反应为2CH3OH＋3O2＋4KOH===2K2CO3＋6H2O；N2H4－O2燃料电池总反应为N2H4＋O2===N2＋2H2O；偏二甲肼[(CH3)2NNH2]中C和N的化合价均为－2价，H元素化合价为＋1价，所以根据氧化还原反应原理可推知其燃料电池的总反应为(CH3)2NNH2＋4O2＋4KOH===2K2CO3＋N2＋6H2O。放电过程为原电池工作原理，所以钾离子均向正极移动，A错误；根据分析可知，N2H4－O2清洁燃料电池的产物为氮气和水，其总反应中未消耗KOH，所以KOH的物质的量不变，根据其他两种燃料电池总反应可知，反应中消耗KOH，KOH的物质的量减小，B错误；理论放电量与燃料的物质的量和转移电子数有关，设消耗燃料的质量均为m g，则甲醇、N2H4、(CH3)2NNH2放电量(物质的