第1章　第2节　第3课时　常见化学电源(二)——形形色色的燃料电池（课件 学案 练习，共3份）鲁科版（2019）选择性必修1

第3课时　常见化学电源(二)———形形色色的燃料电池 [核心素养发展目标]　1.理解常见的氢氧燃料电池的工作原理，并能设计简易氢氧燃料电池。2.会书写不同介质条件下，燃料电池的电极反应。 一、制作简易氢氧燃料电池，并分析其工作原理 1．燃料电池的概念 燃料电池是一种连续地将 和 的化学能直接转化为 的化学电源。 2．燃料电池的特点 (1)工作时， 和 连续地由外部供给并在电极上进行反应，生成物不断地被排出。 (2)能量转换率 (>80%)，排放的废弃物 。 3．制作简易氢氧燃料电池 设计如表中的装置图，试管A、B中的电极为多孔的石墨惰性电极 实验操作 实验装置 实验现象与结论 闭合K1，断开K2，通入电流，电解水，制备H2和O2。KOH 溶液的作用：增强导电性 A、B两试管中均产生无色气体，且B中气体体积较大。 结论：A中为 ，B中为____ 电解一段时间后，A、B中均有气体包围电极，切断K1，闭合K2 检流计的指针 ，A、B两试管中气体体积逐渐 。 结论：H2和O2发生原电池反应产生电流 分析该氢氧燃料电池的工作原理： 电池反应：2H2＋O2===2H2O； 负极：_____； 正极：_____； 离子导体： 。 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”)。 (2)b极的电极反应式是_____。 (3)标准状况下，消耗11.2 L H2时，转移的电子数为_____。 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_____，负极的电极反应式为_____。 (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_____。 二、其他新型燃料电池 1．甲烷燃料电池成本远低于以氢气为燃料的传统燃料电池。 (1)在酸性介质中 负极反应式：_____； 正极反应式：_____； 总反应式：_____。 (2)在碱性(KOH溶液)介质中 负极反应式：_____； 正极反应式：_____； 总反应式：_____。 在酸性介质和碱性介质中甲烷燃料电池的总反应不同，酸性条件下，＋4价碳元素全部转化为CO2，碱性条件下，＋4价碳元素全部转化为CO。 2.一种固体电解质燃料电池的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：_____。 3．一种熔融碳酸盐燃料电池工作原理如图所示。 (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)CO向电极_____移动。 (3)电极A上CO参与的电极反应为_____。 燃料电池电极反应式书写的方法 第一步：写出燃料电池的总反应式 燃料电池的总反应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 正极反应物一般为氧气得电子，介质不同时其电极反应式有所不同，如： 酸性电解质溶液：O2＋4H＋＋4e－===2H2O； 碱性电解质溶液：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－===2CO。 第三步：根据电池总反应式和正极反应式，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。因为O2不是负极反应物，因此两个反应式相减时要彻底消除O2。 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SO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) 2.某学习小组以肼(N2H4)为原料设计了一种燃料电池，构造 ... ...