【高中化學(xué)】燃料電池 課件 高一下學(xué)期化學(xué)人教版（2019）必修第二冊

第六章化學(xué)反應(yīng)與能量第一節(jié)化學(xué)反應(yīng)與能量變化第5課時燃料電池學(xué)習(xí)目標（1min）：1、了解燃料電池的工作原理。2、掌握燃料電池總反應(yīng)式及電極反應(yīng)式的書寫步驟。結(jié)合下列問題，閱讀課本P38頁的內(nèi)容。問題導(dǎo)學(xué)（8min）：1、燃料電池有何優(yōu)點?2、如何判斷燃料電池的正、負極？3、如何快速書寫燃料電池電極反應(yīng)式？點撥精講（25min）：三、燃料電池(1)原理：燃料電池是通過

與

在兩個電極上發(fā)生氧化還原反應(yīng)將

直接轉(zhuǎn)化為

的裝置。(2)特點：(3)與其他電池的區(qū)別：(4)電極：(5)主要組成：燃料氧化劑化學(xué)能電能是一種能量轉(zhuǎn)化率高,環(huán)境友好的發(fā)電裝置反應(yīng)物不是儲存在電池內(nèi)部，而是由外設(shè)裝備提供燃料和氧化劑惰性金屬Pt燃料（負極）空氣／氧氣電極（正極）電解液例如：氫氧燃料電池。電極鍍鉑粉的原因：吸附氧氣和氫氣。燃料電池例1：氫氧燃料電池：負極：2H2－4e－=4H+正極：O2+4H++4e－=2H2O

負極：2H2+4OH-－4e－=4H2O正極：O2+2H2O+4e－=4OH－電極鍍鉑粉的原因：吸附氧氣和氫氣。溶液pH值如何變化？降低①電解質(zhì)為H2SO4溶液時②電解質(zhì)為KOH溶液(30%)時2H2+O2=2H2O總反應(yīng)式：★燃料電池電極反應(yīng)式書寫方法與步驟第1步：寫總反應(yīng)式（要考慮產(chǎn)物是否與電解質(zhì)反應(yīng)）第2步：寫正極反應(yīng)式（按下列四種類型選擇）第3步：負極反應(yīng)式＝總反應(yīng)式－正極反應(yīng)式O2＋4H＋＋4e－===2H2OO2＋2H2O＋4e－===4OH－O2＋4e－===2O2－O2＋2CO2＋4e－===2CO32－

。

酸性條件：堿性條件：固體電解質(zhì)（可傳導(dǎo)O2-）：熔融碳酸鹽：正極O2CO32－正極：負極：總反應(yīng):O2+4e-+2H2O

=4OH-CH4+10OH-－8e-

=

CO32-+7H2OCH4+2O2+2OH-

=

CO32-+3H2O思考：反應(yīng)后溶液的pH值如何變化？例2：甲烷燃料電池(氫氧化鉀溶液)鞏固練習(xí)：氫氧燃料電池可以使用在航天飛機上，其反應(yīng)原理示意圖如圖。下列有關(guān)氫氧燃料電池的說法正確的是(

) A.該電池工作時電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能

B.該電池中電極a是正極

C.外電路中電子由電極b通過導(dǎo)線流向電極a D.該電池的總反應(yīng)：2H2＋O2=2H2O電極aH2O2電極bD點撥精講（25min）：三、燃料電池（1）氫氧燃料電池：總式為2H2+O2=2H2O①電解質(zhì)為H2SO4溶液時負極2H2－4e－=4H+正極O2+4H++4e－=2H2O

（2）燃料電池電極反應(yīng)式的書寫步驟②電解質(zhì)為KOH溶液(30%)時負極：2H2+4OH-－4e－=4H2O正極：O2+2H2O+4e－=4OH-

①寫總反應(yīng)式（考慮電解質(zhì)溶液）

②再寫正極反應(yīng)式（考慮電解質(zhì)）：③寫負極反應(yīng)式：課堂小結(jié)（1min）：1、某氫氧燃料電池的電解液是熱的KOH溶液，在正極上氧氣被還原，在負極上氫氣被氧化，下列有關(guān)該電池的敘述正確的是()A.負極反應(yīng)式為：H2+2OH--2e-=2H2OB.正極反應(yīng)式為：O2+4H++4e-=2H2OC.工作一段時間后，KOH溶液的濃度不變D.電池工作時，電子由正極通過外電路流向負極A當堂檢測（10min）：

2.甲烷燃料電池是以稀硫酸為電解質(zhì)溶液，其電極反應(yīng)如下：

CH4+2H2O-8e-

==CO2+8H+2O2+8H++8e-==4H2O據(jù)此作出判斷，下列說法中錯誤的是()A.CH4在負極發(fā)生氧化反應(yīng)B.供電時總反應(yīng)為CH4+2O2

==2H2O+CO2C.每消耗1molCH4，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為8molD.燃料電池的能量轉(zhuǎn)化率可達100%3.乙醇燃料電池的總反應(yīng)式：C2H5OH＋3O2=2CO2＋3H2O下列說法不正確的是(

)A.C2H5OH在電池的負極上參加反應(yīng)B.1mol乙醇被氧化轉(zhuǎn)移6mol電子C.在外電路中電子由負極沿導(dǎo)線流向正極D.電池正極得電子的物質(zhì)是O2DD當堂檢測（10min）：

4.一種新型的燃料電池，它以多孔鎳板為電極插入KOH溶液中，

然后分別向兩極通入乙烷和氧氣，其總反應(yīng)為：2C2H6+7O2+8KOH==4K2CO3+10H2O有關(guān)此電池的推斷正確的是（）

A．負極反應(yīng)為14H2O+7O2+28e-=28OH-B．放電一段時間后，負極周圍的pH減低C．每消耗1molC2H6，則電路上轉(zhuǎn)移的電子為14molD．放電過程中KOH的物質(zhì)的量濃度不變BC正極：14H2O+7O2+28e-==28OH-負極：2C2H6-28e-+36OH-==4CO32-+24H2O5.一種新型燃料電池，一極通入空氣，另一極通入丁烷氣體；電解質(zhì)是摻雜氧化釔(Y2O3)的氧化鋯(ZrO2)晶體，在熔融狀態(tài)下能傳導(dǎo)O2－。下列對該燃料電池說法錯誤的是(

)A．在熔融電解質(zhì)中，O2－由負極移向正極B．通入丁烷的一極是負極，電極反應(yīng)為：C4H10－26e－＋13O2－=4CO2＋5H2OC．通入空氣的一極是正極，電極反應(yīng)為：O2＋4e－=2O2－D．電池的總反應(yīng)是：2C4H10＋13O2=8CO2＋10H2OA

當堂檢測（10min）：7.某固體酸燃料電池以CaHSO4固體為電解質(zhì)傳遞H＋，其基本結(jié)構(gòu)見下圖，電池總反應(yīng)可表示為2H2＋O2＝2H2O，下列有關(guān)說法正確的是（）A.電子通過外電路從b極流向a極B.b極上的電極反應(yīng)式為：O2＋2H2O＋4e－＝4OH－C.每轉(zhuǎn)移0.1mol電子，消耗1.12L的H2D.H＋由a極通過固體酸電解質(zhì)傳遞到b極D8、下圖是氫氧燃料電池構(gòu)造示意圖,電解質(zhì)為KOH溶液(30%)。關(guān)于該電池說法不正確（）A.a極是負極B.電子由b通過燈泡流向aC.氫氧燃料電池是環(huán)保電池D.正極的電極反應(yīng)是：O2+2H2O+4e-=4OH-

B思考：工作一段時間后，KOH溶液的濃度如何變化？pH？

c（KOH）減小

pH減小當堂檢測（10min）：燃料電池總反應(yīng)式：

燃料電池正極反應(yīng)式：

燃料電池總反應(yīng)式：

燃料電池正極反應(yīng)式：

燃料電池總反應(yīng)式：

燃料電池正極反應(yīng)式：

電池總反應(yīng)式：

正極電極反應(yīng)式：

寫在正本作業(yè)最后面燃料電池總反應(yīng)式：CH4＋2O2===CO2＋2H2O①燃料電池正極反應(yīng)式：O2＋4H＋＋4e－===2H2O②燃料電池總反應(yīng)式：CH4＋2O2＋2NaOH===Na2CO3＋3H2O①燃料電池