1.2.3 化学电源(二)　燃料电池 课件-2026-2027学年高二上学期化学苏教版选择性必修1

该高中化学课件聚焦燃料电池，核心讲解氢氧燃料电池工作原理、其他燃料电池（如甲烷、固体电解质等）及电极反应式书写，通过能量转化与守恒观点提问导入，衔接化学能与电能转化知识，搭建从已知到未知的学习支架。 其亮点在于融合化学观念（能量转化、物质性质决定用途）与科学思维（分类分析不同电解质反应），用表格对比不同电解质下的电极反应式，结合应用体验题（如氢氧燃料电池电极判断、甲烷燃料电池反应式书写）强化理解。帮助学生掌握书写方法，为教师提供结构化教学资源，提升教学效率。

第二单元　　化学能与电能的转化 课时3 化学电源(二) 燃料电池 专题1　　化学反应与能量变化 [学习目标] 1.理解常见的氢氧燃料电池工作原理及其应用(重点) 。 2.能在氢氧燃料电池的基础上分析其他燃料电池的工作原理并会书写电极 反应式(难点) 。 引入新课 按照能量转化与守恒的观点推测，氢气与氧气反应由化学能转化为电能的过程也能实现。这一过程到底怎样发生的呢？ 一、常见氢氧燃料电池的种类及工作原理 1.燃料电池的优点 (1)工作时，燃料和氧化剂连续地由外部供给并在电极上进行反应，电极反应 产物不断地被排除，能连续不断地提供电能。 (2)能量转换率高，高于80%，有利于节约能源。 (3)排放的废弃物少，绿色环保。 2.氢氧燃料电池 (1)基本构造 (2)工作原理 多孔金属作电极(本身不参与反应) 氧化反应 还原反应 酸性电解质(H2SO4) 碱性电解质(KOH) 负极 正极 2H2 － 4e－ == 4H+ O2 + 4H+ + 4e－ == 2H2O 2H2 +4OH－ － 4e－ == 4H2O O2 + 2H2O + 4e－ == 4OH－ 总反应：2H2＋O2 == 2H2O 一、常见氢氧燃料电池的种类及工作原理 3.常见的燃料电池 甲烷 甲醇 肼(N2H4) 氨 除氢气外 燃料 或空气 氧气 氧化剂 通入负极 发生氧化反应 通入正极 发生还原反应 一、常见氢氧燃料电池的种类及工作原理 1.燃料电池是目前电池研究的热点之一。某课外小组自制的氢氧燃料电池如图所示，a、b均为惰性电极。 (1)负极是________(填“a”或“b”)。 a (2)b极的电极反应式是_________________________。 O2＋2H2O＋4e－===4OH－ (3)标准状况下，消耗11.2 L H2时，转移的电子数为_________________。 6.02×1023(或NA) 应用体验 2H2－4e－＋4OH－===4H2O 一、常见氢氧燃料电池的种类及工作原理 2.下面为3种燃料电池的工作原理示意图。 (1)A中，电池内部传导的离子是____，负极电极反应式为____________________。 O2－ H2－ 2e－＋O2－===H2O (2)B中，电池内部传导的离子是____，正极的电极反应式为__________________ ______。 (3)C中，电池内部传导的离子是_____，正极的电极反应式为_______________ __________ 。 H＋ O2＋4e－ ＋4H＋ 一、常见氢氧燃料电池的种类及工作原理 === _ 2H2O 应用体验 C O2+4e-+ 2CO2 ===2C 二、其他燃料电池 1.甲烷燃料电池(成本远低于氢氧燃料电池) (1)在酸性介质中 负极： 正极： 总反应： (2)在碱性(KOH溶液)介质中 负极： 正极： 总反应： CH4＋2H2O－8e－===CO2＋8H＋ O2＋4H＋＋4e－===2H2O CH4＋2O2===CO2＋2H2O CH4+10OH--8e-===C+7H2O O2+2H2O+4e-===4OH- CH4+2O2+2OH-===C+3H2O 不同介质中，甲烷燃料电池的总反应不同。 酸性条件：＋4价碳元素全部转化为CO2； 碱性条件：＋4价碳元素全部转化为。 归纳总结 1.甲烷燃料电池(成本远低于氢氧燃料电池) 二、其他燃料电池 2. 固体电解质燃料电池 一种构造示意图如图所示。该电池以稀土金属材料作电极，两极上分别通入CH4和空气，其中固体电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2固体，它在高温下能传导O2－。 负极反应式：______________________________； 正极反应式：_________________； 总反应式：________________________。 CH4＋4O2－－8e－===CO2＋2H2O O2＋4e－===2O2－ CH4＋2O2===CO2＋2H2O 二、其他燃料电池 3. 熔融碳酸盐燃料电池 其中一种工作原理示意如图所示 (1)电池工作时，外电路上电流的方向应从电极_______(填“A”或“B”，下同)流向用电器。 (2) C向电极________移动。 (3)电极A上CO参与的电极反应为 ________________________。 B A 二、其他燃料电池 CO-2e-+C===2CO2 燃料电池电极反应式书写的方法 第一步：写总反应式 总反应与燃料燃烧反应一致，若产物能和电解质反应，则为加和后的反应。 第二步：写正极反应式(介质不同反应式不同) 酸性：O2＋4H＋＋4e－===2H2O； 碱性：O2＋2H2O＋4e－===4OH－； 固体电解质(高温下能传导O2－)：O2＋4e－===2O2－； 熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)：O2＋2CO2＋4e－=== 。 第三步：负极反应式＝总反应式－正极反应式。 归纳总结 二、其他燃料电池 应用体验 二、其他燃料电池 1.甲醇是重要的工业原料，利用甲醇设计的燃料电池具有启动快、效率高等优点，该电池的电解质为H2SO4溶液。下列说法正确的是 A.负极区溶液的pH减小 B.溶液中S向正极移动 C.正极反应式为2H++2e-===H2↑ D.该电池工作时，消耗1 mol CH3OH的同时生成11.2 L CO2(标准状况) √ 应用体验 二、其他燃料电池 2.热电厂尾气经处理得到较纯的SO2，可用于原电池法生产硫酸。下列说法不正确的是 A.电极b周围溶液pH变大 B.溶液中H+由a极区向b极区迁移 C.电极a的电极反应式是SO2-2e-+2H2O=== 4H++S D.一段时间后，a极消耗的SO2与b极消耗的O2物质的量相等 √ 本节内容结束 $