4.1.2 燃料电池 课件-2025-2026学年高二上学期化学人教版选择性必修1

该高中化学课件围绕燃料电池展开，涵盖定义、工作原理及电极反应式书写，通过氢氧、甲烷等实例讲解。以标致TAXI、神舟六号发电系统等实际应用导入，衔接原电池知识，搭建从基础到进阶的学习支架。 其亮点在于融合科学思维与科学态度，采用“析价态-列物质-标得失-配守恒”步骤化书写方法，结合不同介质补项原则，通过甲烷燃料电池多介质书写实例，培养学生模型建构与证据推理能力。助力学生掌握化学变化规律，教师可直接用于课堂，提升教学效率。

第一节 原电池 第2课时 燃料电池 第四章 化学反应与电能 1 氢氧燃料电池动力的法国产标致TAXI 同济大学研制的燃料电池汽车－超越3号 我国自主研发的燃料电池车 神舟六号燃料电池发电系统 各式各样的燃料电池 2 燃料电池是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能转化为电能的化学电源。 2.两极材料：惰性材料（Pt），只具导电性。 1.反应物不储存在电池内部，外加提供燃料和氧化剂。 3.两极判断： 通入燃料气的一极 通入O2或空气的一极 4.优点：能量转换率高(超过80%)；污染小；绿色发电站 负极 正极 口诀：正氧负燃 5.导电介质：可以是电解质溶液，也可以是新型的导离子介质。 燃料电池电极反应式书写的方法 第一步：写出燃料电池反应的总反应式 与燃料的燃烧反应一致，若产物能和电解质反应，则总反应为加和后的反应。 第二步：写出电池的正极反应式 正极：一般为O2得电子，介质不同反应式不同 第三步：根据总反应和正极反应式，写出负极反应式。 电池反应的总反应式－电池正极反应式＝电池负极反应式。 点拨精讲 微提醒 燃料电池书写步骤 ①析价态，定正负 ②列物质 ③标得失 ④看环境，配守恒 补项原则：酸性介质（缺H补H+，缺O补H2O）； 碱性介质（缺H补H2O，缺O补OH-）； 熔融氧化物使用O2-；熔融碳酸盐使用CO32-。 注意：1.燃料电池不燃烧，不写“点燃”条件。 2.电极不参与反应，一般 正负电极 都为 Pt或石墨 。 3.输入燃料的一极为负极，输入O2的一极为正极。 4.电解质酸碱性不同，电极反应不同。 一、氢氧燃料电池： 负极：2H2 + 4OH- - 4e- ＝ 4H2O 正极： O2 + 4e- + 2H2O ＝ 4OH- 总反应式: 2H2 + O2 ＝ 2H2O 2. (-)H2 | OH- | O2(+) 碱性环境 1.(-)H2 | H+ | O2(+) 酸性环境 负极：2H2 - 4e- ＝ 4H+ 正极：O2 + 4e- + 4H+ ＝2H2O 总反应式: 2H2 + O2 ＝ 2H2O 知识拓展 3、 (-)H2 | O2- | O2(+) 固体氧化锆—氧化钇介质 正极 负极: 2H2 - 4e- + 2O2- = 2H2O 正极: O2 + 4e- = 2O2- 总：2H2 + O2 = 2H2O 负极 燃料电池电极反应式的写法： 总式 负极 正极 电解质在高温下允许氧离子 (O2-）在其间通过。 二、以甲烷燃料电池为例来分析在不同的环境下电极反应式的书写方法： (1)酸性介质(如H2SO4) 负极：____________________________________________； 正极：____________________________________________； 总反应式：________________________________________。 (2)碱性介质(如KOH) 负极：____________________________________________； 正极：____________________________________________； 总反应式：________________________________________。 CH4－8e－＋2H2O == CO2＋8H＋ 2O2＋8e－＋8H＋== 4H2O CH4＋2O2== CO2＋2H2O CH4＋2O2＋2OH－== CO32-＋3H2O CH4－8e－＋10OH－== CO32-＋7H2O 2O2＋8e－＋4H2O == 8OH－ (3)固体电解质(高温下能传导O2－) 负极：____________________________________________； 正极：____________________________________________； 总反应式：________________________________________。 （4）熔融碳酸盐燃料电池（电解质是Li2CO3－K2CO3的混合物熔盐，导电离子是碳酸根离子） 负极：____________________________________________； 正极：____________________________________________； 总反应式：________________________________________。 CH4－8e－＋4O2－===CO2＋2H2O 2O2＋8e－===4O2－ CH4＋2O2===CO2＋2H2O CH4＋2O2===CO2＋2H2O 2O2+4CO2+ 8e－ === 4CO32- CH4－8e－＋ 4CO32- ===5CO2＋2H2O （三） 甲醇燃料电池（电解质:KOH） 正极:3O2+6H2O+12e- === 12OH- 负极:2CH3OH+16OH--12e- === 2CO32- +12H2O 总反应:2CH3OH+3O2+4KOH === 2K2CO3+6H2O （四） 肼（N2H4）燃料电池（电解质:KOH） 正极:O2+2H2O+4e- === 4OH- 负极:N2H4+4OH--4e- === N2↑+4H2O 总反应:N2H4+O2 === N2+2H2O 知识拓展 微提醒 燃料电池书写步骤 ①析价态，定正负 ②列物质 ③标得失 ④看环境，配守恒 补项原则：酸性介质（缺H补H+，缺O补H2O）； 碱性介质（缺H补H2O，缺O补OH-）； 熔融氧化物使用O2-；熔融碳酸盐使用CO32-。 注意：1.燃料电池不燃烧，不写“点燃”条件。 2.电极不参与反应，一般 正负电极 都为 Pt或石墨 。 3.输入燃料的一极为负极，输入O2的一极为正极。 4.电解质酸碱性不同，电极反应不同。 对点训练 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图，写出电极a的电极反应式： 。 2NH3＋6OH－－6e－=N2＋6H2O 当堂检测 1.一种锌锰碱性电池，其电池总反应式为Zn(s)＋2MnO2(s)＋H2O(l)==Zn(OH)2(s)＋Mn2O3(s)，下列说法错误的是(　 　) A.电池工作时，锌失去电子 B.电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极 C.电池负极上发生氧化反应 D.外电路中每通过0.4 mol电子，锌的质量理论上减小13.0 g 电子由负流向正 65 g Zn反应转移电子为2 mol 负极失电子发生氧化反应 B 当堂检测 2.锂电池是新一代高能电池，目前已研发出多种锂电池。某种锂电池的总反应式为Li＋MnO2===LiMnO2，下列说法正确的是(　 　) A.Li是正极，MnO2是负极 B.放电时负极的反应：Li－e－===Li＋ C.放电时正极发生氧化反应 D.电池放电时，能量转化率可达到100% 电子从负极经外电路流向正极 锂失电子，作负极 还原反应 常伴随热量变化，则能量转化率小于100% B 3.一种新型的燃料电池，它以多孔镍板为电极插入KOH溶液中，然后分别向两极通入乙烷和氧气，其总反应为： 2C2H6 +7O2+8KOH=4K2CO3+10H2O， 有关此电池的推断正确的是( ) A．正极反应为14H2O+7O2+28e-=28OH- B．放电一段时间后，负极周围的pH升高 C．每消耗1 mol C2H6 ，则电路上转移的电子为28 mol D．放电过程中KOH的物质的量浓度不变 A 当堂检测 $