鲁科版（2019）高中化学 选择性必修一 第1章 微项目 设计载人航天器用化学电池与氧气再生方案 导学课件(31张ppt）

※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 知识铺垫 必备知识 正误判断 1.请写出碱性氢氧燃料电池的电极反应和电池反应。 ? ? ? 2.实验室如何将CO2转化为O2?载人航天器中人员呼吸需要的O2从何而来? 提示:负极反应为:2H2+4OH--4e- === 4H2O,正极反应为:O2+2H2O+4e- === 4OH-,电池反应为2H2+O2 === 2H2O。 提示:实验室利用Na2O2与CO2反应可生成O2;通过化学反应将航天器内人体产生的CO2转化为O2,从而为航天人员提供O2。 知识铺垫 必备知识 正误判断 1.氢氧燃料电池分为酸性和碱性两种 2H2-4e- === 4H+ 2H2+4OH--4e- === 4H2O O2+4e-+4H+ === 2H2O　 O2+2H2O+4e- === 4OH- 2.“神舟”飞船中的镍镉电池工作原理 镉镍电池中Cd作为负极,NiOOH作为正极,通过放电反应释放能量,总反应:　　　　　　　 　　　　　　　　　　　。? 知识铺垫 必备知识 正误判断 判断下列说法是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”。 (1)理论上说,任何可燃物气体与氧气都可设计成燃料电池。 (　　) (2)在燃料电池中,发生氧化反应的一极一定是可燃气体。(　　) (3)用Pt作为电极,用KOH溶液作为电解质溶液构成燃料电池,通入氧气的一极一定是正极。(　　) (4)飞船中电池工作时,KOH溶液中的阳离子向负极移动。(　　) (5)氢氧燃料电池能量比氢气直接燃烧产生的能量效率高。 (　　) (6)镍镉电池工作时,当电路中转移0.1 mol电子时,负极增重1.7 g。(　　) √ √ √ × √ √ 探究一 探究二 随堂检测 尝试设计载人航天器用化学电池 问题探究 航天器中经常使用的化学电池有哪些?哪种更适合做短寿命载人航天器的电源? ? ? ? 提示:航天器中经常使用的化学电池有镍镉电池、镍氢电池、氢氧燃料电池等。与其他化学电池相比,氢氧燃料电池具有单位质量输出电能较高、反应生成的水可作为航天员的饮用水、氧气可以作为备用氧源供给航天员呼吸等优点,因此更适合做短寿命载人航天器的电源。 探究一 探究二 随堂检测 深化拓展 1.“阿波罗”飞船燃料电池的工作原理 (1)“阿波罗”飞船燃料电池(离子导体为KOH溶液) 负极反应为:2H2+4OH--4e- === 4H2O,正极反应为:O2+2H2O+4e- === 4OH- (2)“阿波罗”登月飞船一代燃料电池(离子导体为H2SO4溶液) 负极反应为:2H2-4e- === 4H+,正极反应为:O2+4H++4e- === 2H2O 2.“神舟”飞船中的化学电池的工作原理 镍镉碱性蓄电池电极反应为: 负极　Cd+2OH--2e- === Cd(OH)2 正极　2NiOOH+2H2O+2e- === 2Ni(OH)2+2OH- 总反应式　Cd+2NiOOH+2H2O 2Ni(OH)2+Cd(OH)2 探究一 探究二 随堂检测 素能应用 典例1镉镍可充电电池的充、放电反应原理如下:Cd+2NiOOH+2H2O Cd(OH)2+2Ni(OH)2。下列说法错误的是(　　) A.放电时,Cd作为负极 B.放电时,NiOOH作为负极 C.电解质溶液为碱性溶液 D.放电时,负极反应为Cd+2OH--2e- === Cd(OH)2 答案:B　 解析:镉镍电池放电时,Cd作为负极,电极反应为Cd+2OH--2e- === Cd(OH)2;NiOOH作为正极,电解质溶液为碱性溶液,B项错误。 探究一 探究二 随堂检测 变式训练1一种突破传统电池设计理念的镁锑液态金属储能电池工作原理如图所示,该电池所用液体密度不同,在重力作用下分为三层,工作时中间层熔融盐的组成及浓度不变。该电池工作一段时间后,可由太阳能电池充电。下列说法不正确的是(　　) A.放电时,Mg(液)层的质量减小 B.放电时正极反应为:Mg2++2e- === Mg C.该电池充电时,Mg-Sb(液)层发生还原反应 D.该电池充电时,Cl-向中层和下层分界面处移动 探究一 探究二 随堂检测 答案:C　 解析:放电时,负极Mg失电子生成镁离子,则Mg(液)层的质量减小,A项正确;正极镁离子得电子得到Mg,则放电时正极反应为:Mg2++2e- === Mg,B项正确;该电池充电时,Mg-Sb(液)层为阳极,阳极发生失电子的氧化反应,C项 ... ...