第4章 第3节 实验活动5 制作简单的燃料电池(教师用书独具)（配套课件PPT）-【步步高】2025-2026学年高二化学选择性必修1 化学反应原理学习笔记（人教版 浙江专版）

该高中化学课件聚焦燃料电池工作原理，通过电解水实验（U形管、石墨棒、Na₂SO₄溶液等）产生氢气和氧气，再转化为燃料电池，构建电解与原电池的知识支架，帮助学生衔接能量转化及电极反应规律。 其亮点是以科学探究与实践为主线，通过“电解-燃料电池”连贯实验（先电解1-2分钟，再连电流表观察偏转），结合对比表格（能量转化、电极反应等）培养科学思维，落实化学观念。跟踪训练覆盖不同情境，助力学生提升实验能力与原理理解，为教师提供完整教学方案和评价工具。

制作简单的燃料电池(教师用书独具) 实验活动5 第 四 章 　 第 三 节 [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， 现象：两极石墨棒均产生 ，右侧石墨棒附近溶液 。 气泡 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：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 能→ 能 能→ 能 装置     电极反 应式 负极：_____________ 正极：____________________ 总反应式：_______________ 阳极：_____________________ 阴极：_______________________ 总反应式：___________________ 化学 电 电 化学 H2-2e-===2H+ O2+4e-+2H2O===4OH- 2H2+O2===2H2O 2H2O-4e-===O2↑+4H+ 2H2O+2e-===H2↑+2OH- 2H2O　　2H2↑+O2↑ 阳 阴   氢氧燃料电池 电解水 电子流向 极→______ 负极→ 极， 极→正极 离子流向 阳离子→ 极，阴离子→ 极 阳离子→ 极，阴离子→ 极 反应类型 自发的氧化还原反应 非自发的氧化还原反应 负 正极 阴 阳 正 负 阴 阳 1.下列关于电解水的实验说法正确的是 A.为了增加水的导电能力，可以加入氯化钠固体 B.电解水阳极生成氧气，电极反应式为2H2O-4e-===4H++O2↑ C.阴极区溶液的pH不断减小 D.在两极滴加酚酞，与电源正极相连的一极显红色 跟踪训练 √ A项，电解氯化钠溶液会生成氯气； C项，阴极区反应为2H2O+2e-===2OH-+H2↑，pH不断增大； D项，与电源正极相连的为阳极，生成H+，不显红色。 2.将氢气、甲烷、乙醇等物质在氧气中燃烧时的化学能直接转化为电能的装置叫燃料电池。燃料电池的基本组成为电极、电解质、燃料和氧化剂。此种电池能量利用率可高达80%(一般柴油发电机只有40%左右)，产物污染也少。下列有关燃料电池的说法错误的是 A.上述燃料电池的负极反应物是氢气、甲烷、乙醇等物质 B.氢氧燃料电池常用于航天飞行器，原因之一是该电池的产物为水，经过处 　理之后可供宇航员使用 C.乙醇燃料电池的电解质常用KOH，该电池的负极反应为C2H5OH-12e-=== 　2CO2+3H2O D.以KOH溶液作为电解质溶液，甲烷燃料电池的正极反应为O2+2H2O+4e-=== 　4OH- √ A项，燃料电池中，燃料作负极，负极反应物可以是氢气、甲烷、乙醇等物质，正确； C项，乙醇燃料电池的电解质为KOH时，生成的二氧化碳会和其反应生成碳酸盐，负极反应：C2H5OH-12e-+16OH-===2C+11H2O，错误； D项，燃料电池中正极上氧气得电子，在碱性环境下，正极反应式为O2+2H2O+4e-===4OH-，正确。 3.“零碳排放”氢能汽车将正式开启绿色出行。某种氢燃料电池的内部结构如图，下列说法正确的是 A.左侧电极是负极，发生还原反应 B.右侧电极反应式为O2+2H2O+4e- 　===4OH- C.当有0.1 mol电子通过导线时，左 　侧消耗标准状况下1.12 L气体 D.电子由a极流出经用电器达到b极，再由b极经电解质溶液流回a极形成 　闭合回路 √ 左侧电极是负极，失电子发生氧化反应，A不正确； 右侧电极反应式为O2+4H++4e-===2H2O，B不正确； 当有0.1 mol电子通过导线时，左侧消耗0.05 mol H2，标准状况下体积为0.05 mol×22.4 L·mol-1=1.12 L，C正确； 电子只能沿导线流动，不能经过电解质溶液，所以电子不能由b极经电解质溶液流回a极，D不正确。 4.乙烯催化氧化成乙醛(CH3CHO)可设计成如图所示的燃料电池，请回答下列问题。 (1)请在装置图中标出正、负极和反应物。 答案　 (2)分析电池中电子的移动方向：　　　　　　　　　　，电解质溶液中H+的移动方向：　　　　　。  (3)写出此燃料电池的正极反应式：　　　　　　　　　　，总反应式： 　　　　 　　　　　 　。  (4)若有2 mol乙烯参与反应，理论上转移的电子数为　　　。  电极a→导线→电极b 从左向右 O2+4e-+4H+===2H2O 2C2H4+O2→2CH3CHO 4NA 本课结束 第 四 章 　 第 三 节 $