6-1 化学能与电能 (2)-【名校同步】2021-2022学年高一化学实用课件（人教版2019必修第二册）

化学反应与电能 第4课时 第一节 化学反应与能量变化 3、燃料电池 燃料电池将燃料的化学能直接转化为电能，避免了燃料燃烧转化为热能，再转化为电能过程中的能量损失，能量转化率高。燃料电池不是把还原剂、氧化剂物质全部贮藏在电池内，而是在工作时，不断从外界输入，同时将电极反应产物不断排出电池。 燃料电池： 氢氧燃料电池，电解质溶液为30%的氢氧化钾溶液. 负极： 正极： 总反应式： 2H2+O2 = 2H2O 特点： 高效,环境污染少,外加设备供给氧化剂 负极：通入燃料的一极； 正极：通入氧化剂的一极。 O2+ 4e- + 2H2O = 4OH- 2H2 – 4e- + 4OH- = 4H2O 【注意】O2-在水溶液中不能单独存在，酸性溶液中与H+ 结合生成水；在碱性或中性溶液中与H2O结合生成OH- 介质 电池反应： 2H2 +O2 = 2H2O 酸性 负极 正极 中性 负极 正极 碱性 负极 正极 熔融态金属氧化物 负极 正极 2H2 - 4e- = 4H+ O2 + 4e- + 2H2O = 4OH- 2H2 - 4e- = 4H+ O2 + 4e- + 4H+ = 4H2O 2H2 - 4e- +4OH-= 4H2O O2 + 4e- + 2H2O = 4OH- （1）氢氧燃料电池 【模型构建】燃料电池电极反应式的书写 （1）列物质，标得失（2）看环境，配守恒（3）两式加，验总式 --- 直接法 2H2-4e-+2O2-＝2H2O O2 + 4e-＝2O2- 例2、(双选)2012 年的伦敦奥运会有多个环保亮点，其中之一就是投入使用绿色能源的氢燃料电池出租车。已知某种汽车装着“绿色心脏”——质子交换膜燃料电池，其工作原理如下图所示。下列叙述中不正确 的是 ( ) 。 AC (-) (+) （2）甲烷燃料电池（电解质溶液为H2SO4 溶液） 负极： 正极： 总反应： CH4 + 10OH- - 8e- =CO32- + 7H2O 2O2 + 4H2O + 8e- =8OH- CH4 + 2O2 + 2OH- =CO32- + 3H2O CH4 + 2O2 + 2KOH =K2CO3 + 3H2O 电解质溶液为KOH溶液 负极： 正极： 总反应： 2O2 + 8e- +8H+ = 4H2O CH4+2H2O-8e- =CO2+8H+ CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O 【注意】＋4价的C在酸性溶液中以CO2形式存在，在碱性溶液中以CO32-形式存在。 1、写总反应式：总反应式就是燃料燃烧的化学方程式（注意：在碱性介质中CO2继续与碱反应生成CO32-） 3、写负极反应式，总反应式-正极反应式=负极反应式 2、写正极反应式: 基础反应:O2+4e- =2O2- 电解质 正极反应 酸性 碱性（或中性） 固体氧化锆-氧化钇 熔融碳酸盐 O2+4H++4e- = 2H2O O2+2H2O +4e- = 4OH- O2 + 4e- = 2O2－ O2+4e- +2CO2 ＝ 2CO32- 【模型构建】燃料电池电极反应式的书写技巧 --- 加减法 例3、电化学气敏传感器可用于监测环境中NH3的含量，其工作原理示意图如下，完成填空： (1)O2在电极b上发生_____反应； (2)溶液中OH-向电极___移动； (3)反应消耗的NH3与O2的物质的量之比为____； (4)正极反应式为：____________________________； (5)负极反应式为：____________________________； 还原 a 4:3 2NH3 - 6e- + 6OH- = N2 + 6H2O O2 + 4e- + 2H2O = 4OH- (-) (+) 例4、(北京卷节选)通过NOx传感器可监测NOx的含量，其工作原理示意图如下： ①Pt电极上发生的是________反应 (填“氧化”或“还原”)。 ②写出NiO电极的电极反应式：_____________________________。 还原 NO＋O2－－2e－=NO2 例5、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的熔融盐混合物用电解质,CO为阳极燃气,空气与CO2的混合气为阴极助燃气,制得在6500℃下工作的燃料电池,完成有关的电池反应式: 负极反应式: