6.1.3原电池的应用及燃料电池 课件 2024-2025学年高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

第一节 化学反应与能量变化 第3课时 原电池的应用及燃料电池 第六章 化学反应与能量 1、了解化学电池的分类； 2、掌握原电池原理的各种应用； 3、学会书写燃料电池电极反应式。 学习目标 复习回顾 【原电池的工作原理】 负极 失电子 氧化反应 正极 得电子 还原反应 电子流向 负极到正极 电流流向 正极到负极 阳离子 正极 阴离子 负极 一、原电池原理的应用 1、比较金属活动性 两种金属分别作原电池的两极时，一般作负极的金属比正极的金属活泼 例：有两种金属a和b，用导线连接后插入稀硫酸中， 观察到a极溶解，b极上有气泡产生。 则：金属_____是负极，金属_____是正极； 金属活动性：________。 a b a ＞ b 练习：有a、b、c、d四个金属电极，有关的反应装置及部分反应现象 如下： C 实验 装置 d＞c 部分实验现象 a极质量减小； b极质量增加 b极有气体产生；c极无变化 d极溶解； c极有气体产生 电流计指示在导线中电流从a极流向d极 由此可判断这四种金属的活动性顺序是（　　） A.d＞a＞c＞b　　B.b＞c＞d＞a C.d＞a＞b＞c　　D.a＞b＞d＞c a＞b b＞c d＞c d＞a 2、增大反应速率 一个氧化还原反应，构成原电池时的反应速率比直接接触的反应速率快 例：锌和稀 H2SO4 反应时，若加入少量 CuSO4溶液，反应速率明显加快，你能解释原因吗？ Zn 与 CuSO4 反应生成 Cu，形成 Zn -Cu 稀硫酸原电池，加快产生H2的速率 练习：足量的锌与稀硫酸反应制取氢气，加入少量硫酸铜溶液，产生氢气的速率和量有何变化？ 少量的锌与稀硫酸反应制取氢气，加入少量硫酸铜溶液，产生氢气的速率和量有何变化？ 速率增大，量不变 速率增大，量减少 3、设计原电池 负极： 正极： 总反应： Zn－2e- ＝Zn2+ 2H+ + 2e- ＝H2↑ Zn + 2H+ ＝Zn2+ + H2↑ 例：已知反应：Zn +2H+＝Zn2++H2↑，如何设计原电池？ （1）正负极材料？ （2）电解质溶液？ 负极：锌 正极：比锌不活泼的金属或石墨 电解质溶液：稀盐酸或稀硫酸 练习：根据反应: 2Fe3+＋Cu = 2Fe2+ ＋ Cu2+设计原电池 负极Cu 正极 Ag或C 硫酸铁或氯化铁溶液 负极：Cu－2e－=Cu2+ 正极：2Fe3++2e－=2Fe2+ 例：在以下原电池中，负极质量的减少与正极质量的增加有何关系？ Zn C 硫酸铜溶液 负极： 正极： Zn － 2e- ＝ Zn2+ Cu2+ + 2e- ＝ Cu 1mol 2mol 2mol 1mol 负极减少的质量：正极增加的质量=65:64 4、简单计算 练习：在由锌片、铜片和200mL稀硫酸组成的原电池中，当铜片上共放出2.24L气体时(标况),稀硫酸刚好用去一半,则产生这些气体消耗的锌为 g,导线中通过 mol电子,原稀硫酸的浓度为 。 6.5 0.2 1mol/L 正极： 负极： Zn － 2e - ＝ Zn 2+ 2H+ ＋ 2e- ＝ H2 0.1 0.2 0.2 0.2 0.1 m(Zn) = 0.1 ×65 = 6.5 g c(H2SO4)=0.2/0.2=1mol/L 二、化学电池 化学电池 一次电池 二次电池 燃料电池 锌锰干电池 铅蓄电池 镍氢电池 锂离子电池 氢氧燃料电池 生活中的电池 负极： Zn 正极：石墨 电解质： NH4Cl 糊 特点：放电之后不能充电 1、一次电池 2、二次电池 负极：Pb 正极：PbO2 电解液: 30%的H2SO4溶液 特点：放电时：化学能转化为电能 充电时：电能转化为化学能 3、燃料电池 定义：通过燃料与氧气发生氧化还原反应，将化学能直接 转化为电能的装置。 特点：1、高效、环境友好。 2、燃料电池的反应物不是储存在电池内部，而是 由外设装备提供燃料和氧化剂。 注意：燃料电池的电极材料特殊，一般两极均为石墨 ①氢氧燃料电池 酸性电解质溶液（稀硫酸）： 负极： H2 - 2e- = 2H+ 正极： O2 + 4H+ + 4e- = 2H2O 总反应：2H2 + O2 = 2H2O 负极: H2 - 2e-+ 2OH- = 2H2O 正极: O2 + 2H2O + 4e- = 4OH- 总反应: 2H2 + O2 = 2H2O 碱性电解质溶液（KOH) ②甲烷燃料电池 酸性电解质溶液（稀硫酸）： 正极： 负极： 总反应： O2 + 4e- + 4H+ = 2H2O CH4 - 8e- + 2H2O = CO2 + 8H+ CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O 碱性电解质溶液（KOH溶液）： 正极： 负极： 总反应： O2 + 4e- + 2H2O = 4OH- CH4 - 8e- + 10OH- = CO32- + 7H2O CH4 + 2O2 + 2OH- = CO32- + 3H2O 酸性电解质溶液（稀硫酸）： 正极： 负极： 总反应： O2 + 4e- + 4H+ = 2H2O CH3OH - 6e- + H2O = CO2 + 6H+ 2CH3OH + 3O2 = 2CO2 + 4H2O 练习：写出甲醇（ CH3OH）燃料电池在酸性及碱性环境下的电极反应及总反应。 碱性电解质溶液（KOH溶液）： 正极： 负极： 总反应： O2 + 4e- + 2H2O = 4OH- CH3OH - 6e- + 8OH- = CO32- + 6H2O 2CH3OH +3O2 +4OH- =2CO32- +6H2O 1、下列有关电池的说法不正确的是( 　　) A．手机上用的锂离子电池属于二次电池 B．铜锌原电池工作时，电子沿外电路从铜电极流向锌电极 C．甲醇燃料电池可把化学能转化为电能 D．锌锰干电池中，锌电极是负极 B 知识清扫 2、下列有关锌锰干电池的说法中正确的是( ) A.锌外壳是负极，石墨碳棒是正极材料 B.在外电路中电子从碳棒流向锌外壳 C.电流从锌流到碳棒上 D.在电池内部阳离子从碳棒向锌片移动 A 3、汽车的启动电源常用铅蓄电池，其放电时的原电池反应如下：PbO2＋Pb＋2H2SO4=2PbSO4＋2H2O，根据此反应判断，下列叙述中正确的是( ) A.Pb是正极 B.PbO2得电子，被氧化 C.负极反应是Pb＋SO42-－2e－=PbSO4 D.电池放电时，溶液的酸性增强 C 4、质子交换膜燃料电池常作为电动汽车的动力源。该燃料电 池以氢气为燃料，空气为氧化剂，铂作催化剂，导电离子是H＋。下列对该燃料电池的描述中正确的是(　　) ①正极反应为O2＋4H＋＋4e－=2H2O ②负极反应为2H2－4e－=4H＋ A．①②③ B．②③④ C．①②④ D．①②③④ C Lavf58.43.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.6.11 ③总的化学反应为2H2＋O2eq \o(=====,\s\up15(点燃))2H2O ④氢离子通过电解质向正极移动 $$