鲁科版选择性必修1 2023版高中化学第1章化学反应与能量变化微项目1设计载人航天器用化学电池与氧气再生方案课件 学案含答案（2份打包）

(课件网) 微项目　设计载人航天器用化学电池与氧气再生方案 ———化学反应中能量及物质的转化利用 学业基础 核心素养 当堂评价 学业要求 1.通过探究载人航天器用化学电池与氧气再生方案，尝试利用原电池原理及焓变、盖斯定律等知识，分析、评价真实环境下化学反应中的能量转化与物质转化问题，并形成电源选择和氧气再生的基本思路。 2．通过分析载人航天器上的电源，了解真实化学电池的工作原理与装置结构，并形成分析化学电池的一般思路。 3．通过本项目的学习，感受化学知识在解决实际问题中的应用价值。 学业基础 一、化学反应中的能量变化 1．化学能与热能的相互转化 (1)化学反应从反应热角度分为吸热反应和放热反应。 (2)化学反应中的反应热通常用热化学方程式表示。 (3)盖斯定律：计算反应焓变的一种方法或途径。 2．化学能与电能的相互转化 (1)化学能转化为电能的装置是原电池，利用了自发的氧化还原反应将物质中的化学能以电能的形式释放出来。 (2)电解池是将电能转化为化学能的装置，将电能转化为化学能储存在物质之中。 二、常见的化学电池 核心素养 项目活动一　尝试设计载人航天器用化学电池 据观察者网2020年1月20日的报道称，我国目前最大的航天器———空间站核心舱初样产品和新一代载人飞船试验船，已经先后安全运抵海南文昌航天发射场。在航天器中，电源是极其重要的组成部分，那么载人航天器上使用的化学电源是什么？其原理是什么？ 【活动探究】 一、第一代碱性燃料电池———培根碱性氢氧燃料电池 1．尝试画出“阿波罗”11号登月飞船中所使用氢氧燃料电池的内部结构示意图，指出各部分的作用并分析其工作原理。 提示：“阿波罗”11号登月飞船中所使用氢氧燃料电池是培根型碱性氢氧燃料电池，其装置结构示意图如图： 多孔镍电极作为电池的电极材料， KOH是电解质溶液。 H2在电极上失电子发生氧化反应， O2在电极上得电子发生还原反应，H2 失去的电子沿导线定向移动，从而形 成了电流。在电解质溶液中阴阳离子 定向移向两电极，构成闭合回路。 2．为了保持电池的工作效率、有效利用电极反应产物，该电池还需要解决哪些问题？ 提示：在电池的使用过程中会生成水，同时空气中含有一定量的CO2，因此有两个重要问题：①电极反应生成的水会稀释电解质溶液，最终导致电池无法正常工作；②碱性电解质KOH会与CO2反应导致电解质变质。 3．如果你是电池的设计人员，你会提出哪些思路或方案解决以上问题？ 提示：①提高H2、O2的浓度；②及时分离出电极上的产物水；③及时更换或补充电解质溶液。 二、第二代质子交换膜燃料电池 4．此电池是怎样解决电解质稀释和变质问题的？ 提示：改变了电解质，使用质子交换膜作为离子导体，就不存在吸收CO2变质问题。使用流场板避免了电解质的稀释问题，流场板上带有沟槽，用以引导氢气和氧气流动，并将生成的水排出。 5．若在第一代和第二代的燃料电池装置上分别加装冷凝水接收装置，你认为应该加装在什么位置？ 提示：培根型碱性氢氧燃料电池的水是在负极一侧生成，因此冷凝水接收装置应加装在负极一侧；而第二代质子交换膜燃料电池的水在正极上生成，并通过流场板流出，故应在正极一侧加装。 [提升1]　(双选)如图是一种酸性燃料电池酒精检测仪，具有自动吹气流量监测与控制的功能，下列有关说法正确的是(　　) A．电子由呼气所在的铂电极流出 B．H＋透过质子交换膜流向氧气所在的铂电极 C．电路中流过2 mol电子时，消耗11.2 L O2 D．该电池的负极反应为CH3CH2OH＋3H2O－12e－ ===2CO2↑＋12H＋ 答案：AB 解析：根据图示，通入氧气的铂电极为正极，呼气所在的铂电极为负极。电子由呼气所在的铂电极流出，A正确；阳离子移 ... ...