专题1 第二单元 第3课时 燃料电池（配套课件）-2021-2022学年高二化学【步步高】学习笔记（苏教版2019选择性第一册）河北

第3课时 燃料电池 1.证据推理和模型认知 能基于原电池装置的认知模型分析陌生的化学电池，设计简单的燃料电池，实现能量转化。 2.科学态度与社会责任 能分析、评价实际生产和生活中的能量转化现象，并能从能源利用率、环境保护等角度综合考虑。 核心素养发展目标 课时对点练 内容索引 一、氢氧燃料电池 二、形形色色的燃料电池 三、制作简单的燃料电池 一、氢氧燃料电池 1.燃料电池 (1)定义：利用燃料和氧化剂之间发生的　　　　　　，将　　　直接转化为　　的化学电池。 (2)优点：能连续不断地提供电能。 2.氢氧燃料电池 (1)基本构造 氧化还原反应 化学能 电能 (2)工作原理 氢氧燃料电池用多孔金属作电极，不断充入的氢气和氧气，分别在两极发生　　反应和　　反应。其反应表示如下：   酸性电解质(H2SO4) 碱性电解质(KOH) 负极反应 2H2－4e－===4H＋ ________________________ 正极反应 O2＋4e－＋4H＋===2H2O _______________________ 总反应 _________________ 氧化 还原 2H2－4e－＋4OH－===4H2O O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 2H2＋O2===2H2O (1)燃料电池工作时负极材料一定发生氧化反应(　　) (2)氢氧燃料电池是清洁的化学电源(　　) (3)在书写燃料电池的电极反应式时，无需考虑电解质溶液的酸碱性(　　) (4)氢氧燃料电池中，当转移2 mol电子时消耗2 mol氢气(　　) 正误判断 × √ × × 1.氢氧燃料电池供电时，燃料氢气会燃烧吗？ 深度思考 提示　不会。氢氧燃料电池是氢气与氧气分别在两个电极上反应，将化学能直接转化为电能，不会燃烧。 2.以氢氧燃料电池为例，说明燃料电池的特点。 提示　①连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能。 ②电极材料本身不参与氧化还原反应。 ③工作时，燃料和氧化剂连续地由外部供给，在电极上不断地进行反应，生成物不断地被排出。 ④能量转化率高(>80%)，排放废物少。 1.氢氧燃料电池已用于航天飞机，它以铂作电极，以KOH溶液作电解质溶液，下列叙述不正确的是 A.H2在负极发生氧化反应 B.燃料电池的化学能可以全部转化为电能 C.产物为无污染的水，属于环境友好电池 D.供电时的总反应：2H2＋O2===2H2O 应用体验 √ 解析　由电极反应式可知，通入氢气的一极为电池的负极，发生氧化反应，A项正确； 氢氧燃料电池是将化学能转化为电能的装置，还会伴有热能等能量的释放，能量转化率不会达100%，B项错误； 氢氧燃料电池产物是水，对环境无污染，且能量转化率高，C项正确； 电池总反应与氢气在氧气中燃烧的化学方程式一致，供电时的总反应为2H2＋O2===2H2O，D项正确。 2.质子交换膜燃料电池的工作原理如图所示，下列叙述正确的是 A.通入氧气的电极发生还原反应 B.通入氢气的电极为正极 C.导电离子为质子，且在电池内部由正极 　定向移动至负极 D.正极的电极反应式为O2＋4H＋＋4e－=== 　2H2O √ √ 解析　通入氧气的电极是正极，正极上得电子发生还原反应，故A正确； 通入氢气的电极是负极，负极上失电子发生氧化反应，故B错误； 质子移向正极，故C错误； 正极的电极反应式为O2＋4H＋＋4e－=== 2H2O，故D正确。 返回 二、形形色色的燃料电池 1.能量转换 所有的燃烧均为放热反应，若能量以电的形式向外释放，则形成燃料电池，所以燃料电池的总化学方程式类似燃烧的总化学方程式，条件不同。 理论上来说，所有的燃烧反应均可设计成燃料电池，所以燃料电池的燃料除氢气外，还有烃、肼、甲醇、氨、煤气等气体或液体，且能量转化率超高。 2.燃料电池电极反应式的书写方法 负极为燃料失电子，发生氧化反应； 正极为O2得电子，发生还原反应。 如CH4碱性(KOH溶液)燃料电池负极反应式的书写方法： 第一步　确定生成物 [练一练] 写出下列燃料电池的电极反应式和总反应式。 (1)酸性条件下的甲烷燃料电池 总反应式：_______________________； 正极反应式：_______________________； 负极反应式：_____________________________。 (2)碱性条件下的甲烷燃料电池 总反应式：_______________________________； 正极反应式：_________________________； 负极反应式：_______________________________。 CH4＋2O2===CO2＋2H2O 2O2＋8H＋＋8e－===4H2O CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H＋ 2O2＋4