第4章 实验活动5 制作简单的燃料电池-【优化探究】2025-2026学年高中化学选择性必修1同步导学案配套课件 人教版（2019）双选

实验活动5　制作简单的燃料电池 优化探究 第四章　化学反应与电能 【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,然后向其中滴加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,观察现象。 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,观察现象。 【实验现象、结论及解释】 实验编号 实验现象 结论 (用电极反应表示) 1 _________________________________________________________________________________________________________________________________ 阴极:___________________; 阳极:___________________ 2 ___________________________________________________________________________________________________ 正极:___________________ 负极:___________________ 阴阳两极上均有气泡产生,电解一段时间,阴极上产生气体的体积约是阳极上产生气体体积的两倍,且阴极区溶液逐渐变红 4H2O+4e-===2H2↑+4OH- 2H2O-4e-===O2↑+4H+ 打开K1,闭合K2后,两极气体体积逐渐减少,液面上升,电流表指针发生偏转(或发光二极管发光、音乐盒音乐响起) O2+4e-+4H+===2H2O 2H2↑-4e-+4OH-===4H2O 【问题讨论】 1.列表比较氢氧燃料电池的工作原理和电解水的原理。 答案:   阳极或正极 阴极或负极 电解水 2H2O-4e-===O2↑+4H+ 4H2O+4e-===2H2↑+4OH- 氢氧燃 料电池 O2+4e-+4H+===2H2O 2H2-4e-+4OH-===4H2O 2.上述实验中的Na2SO4溶液可用下列溶液中的　　　　(填字母)代替。  A.稀硫酸　　　　　　 B.稀盐酸 C.NaOH溶液 D.CuSO4溶液 AC 3.实验1电解过程中,两极周围溶液的pH如何变化?电解前后溶液的pH是否变化?实验2放电过程中,两极周围溶液的pH如何变化?放电前后溶液的pH是否变化? 答案:实验1电解过程中,阳极周围溶液的pH变小,阴极周围溶液的pH变大,电解前后溶液的pH不变。实验2放电过程中,正极周围溶液的pH变大,负极周围溶液的pH变小,放电前后溶液的pH不变。 1.(双选)氢氧燃料电池可以使用在航天飞机上,如图为某课外小组设计的氢氧燃料电池。 下列有关该氢氧燃料电池的说法正确的是(　　) A.该电池工作时电能转化为化学能 B.O2在电极b上发生还原反应 C.外电路中电子由电极b通过导线流向电极a D.氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源 BD 氢氧燃料电池是把化学能转变为电能的装置,通入氢气的电极a为电池的负极,发生氧化反应,电极反应为H2-2e-===2H+,通入氧气的电极b为电池的正极,电极反应为O2+4H++4e-===2H2O,工作时,电子由负极经外电路流向正极,据此分析。氢氧燃料电池是把化学能转变为电能的装置,故A项错误;由上述分析可知,电极b为正极,O2在电极b上发生还原反应,故B项正确;原电池工作时,电子由负极经外电路流向正极,即外电路中电子由电极a通过导线流向电极b,故C项错误;氢氧燃料电池最终生成水,不污染环境,属于绿色电源,故D项正确。 2.航天技术中使用的氢氧燃料电池具有高能、轻便和无污染等优点。氢氧燃料电池有酸式和碱式两种,它们放电时的电池总反应都为2H2+O2===2H2O。 (1)工作时,电解质溶液中的阴离子移向　　　　(填“正”或“负”)极。  (2)酸式氢氧燃料电池的电解质溶液是稀硫酸,其负极反应为2H2-4e-===4H+,则其正极反应为　 。  (3)碱式氢氧燃料电池的电解质溶液是KOH溶液,则其负极反应为 　 。  负 O2+4H++4e-===2H2O 2H2+4OH--4e-===4H2O $$