实验活动14 制作简单的燃料电池-备战2023年高考化学教材实验突破

实验活动14 制作简单的燃料电池 实验目的 1．理解燃料电池的工作原理。 2．设计和制作一个氢氧燃料电池。 实验用品 U形管、石墨棒(石墨棒使用前应该经过烘干活化处理)、3～6 V的直流电源、鳄鱼夹、导线和开关、电流表(或发光二极管、音乐盒等)。 1 mol·L－1 Na2SO4溶液、酚酞溶液。 实验步骤 1．电解水。 在U形管中注入1 mol·L－1 Na2SO4溶液，然后向其中滴入1～2滴酚酞溶液。在U形管的两边分别插入一根石墨棒，并用鳄鱼夹、导线连接电源。闭合K1，接通直流电源开始电解，现象为：两极石墨棒均产生气泡，右侧石墨棒附近溶液变红。 2．制作一个氢氧燃料电池。 当上述电解过程进行1～2 min后，打开K1，断开直流电源。将两根石墨棒用导线分别与电流表(或发光二极管、音乐盒等)相连，闭合K2，现象为：电流表指针发生偏转。 问题和讨论 列表比较氢氧燃料电池的工作原理和电解水的原理。 氢氧燃料电池 电解水 能量 化学能→电能 电能→化学能 装置 电极 反应式 负极：2H2－4e－===4H＋ 正极：O2＋4e－＋4H＋===2H2O 总反应式：2H2＋O2===2H2O 阳极：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ 阴极：4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－ 总反应式：2H2O2H2↑＋O2↑ 电子流向 负极→正极 负极→阴极，阳极→正极 离子流向 阳离子→正极，阴离子→负极 阳离子→阴极，阴离子→阳极 反应类型 自发的氧化还原反应 非自发的氧化还原反应 一种微生物燃料电池如图所示，下列关于该电池说法正确的是（ ） A．a电极为正极，发生还原反应 B．由右室通过质子交换膜进入左室 C．该电池的工作温度页可以是高温 D．b电极反应式为： 1．研究发现，向酸性乙醇燃料电池中加入硝酸，可使电池持续大电流放电，其工作原理如图所示。下列说法不正确的是（ ） A．电池工作时正极区溶液pH升高 B．1molCH3CH2OH被完全氧化时有3mol O2被还原 C．负极反应为 D．电池右室中发生反应： 2．用于驱动潜艇的液氨-液氧燃料电池示意图如下图所示，下列有关说法不正确的是（ ）。 A．电极1发生氧化反应 B．电池工作时，向电极2移动 C．电池工作时，电极1附近溶液的pH值增大 D．电极2发生的电极反应为 一、单选题 1．最近报道的一种处理垃圾渗透液并用其发电的示意图如图，装置工作时，下列说法正确的是（ ） A．X作负极，该电极上发生氧化反应 B．该装置为电能转变为化学能 C．盐桥中Cl-向Y极移动 D．Y极发生的反应为2NO3- +10e-+12H+=N2↑+6H2O，周围pH减小 2．研究表明：锂电池电极材料中若含有不利于电池容量的保持。一定温度下，利用足量重水(D2O)与含的电极材料反应，通过测定可以获知。已知：。下列说法正确的是（ ） A．在相同条件下，和密度不同，不能使用质谱进行区分 B．与的反应： C．越小，锂电池电容保持得越好 D．锂电池均可采用饱和水溶液作电解液 3．质子交换膜燃料电池将氢气和氧气反应放出的能量转化为电能，被视为电动汽车最具潜力的能量来源之一，该电池工作过程中，下列说法不正确的是（ ） A．负极发生的反应是 B．正极上发生还原反应 C．仅产生，对环境友好 D．向正极移动 4．基于硫化学的金属硫电池是有望替代当前锂离子电池技术，满足人类社会快速增长的能源需求，该电池的结构及原理如图所示。下列有关叙述正确的是（ ） A．该电池可采用含的水溶液或有机物为电解质溶液 B．放电时，电子的移动方向：电极a→电极b→隔膜→电极a C．充电时，正极区可能发生的反应有 D．充电时，电路中转移时，负极质量减少78g 5．如图所示，铅蓄电池是一种典型的可充电电池，电池总反应式为：。下列说法正确的是（ ） A．放电时，外电路中电子流动方向由A到B B．放电时，铅蓄电池中硫酸浓度不断增大 C．充电时，B极反应式为 D．充电时，A、B两极电极材料均减重 6．如图所示的锂-二氧化锰电池是以高氯酸锂或三氟甲基磺酸锂为电解质，其正极反应是一种典型的嵌入式反应，电池总反应为。下列说法不正确的是（ ） A．锂片做负极，发生氧化反应 B．放电时，电子移动方向为：电极盖1→用电器→电极盖2→内电路→电极盖1 C．高氯酸锂或三氟甲基磺酸锂应溶解在非水有机溶剂中 D．放电时，正极反应为： 7．新能源汽车在我国蓬勃发展，新能源汽车所用电池多采用三元锂电池，某三元锂电池放电时工作原理如图所示。下列说法错误的是（ ） A．充电时，M极有电子流入，发生还原反应 B．锂电池的优点是质量小，电容量大，可重复使用 C．用该电池电解精炼铜，当电