2025版新教材高中化學(xué)第4章化學(xué)反應(yīng)與電能實(shí)驗(yàn)活動(dòng)5制作簡單的燃料電池學(xué)生用書新人教版選擇性必修1

試驗(yàn)活動(dòng)5制作簡潔的燃料電池【試驗(yàn)?zāi)康摹?．理解燃料電池的工作原理。2．設(shè)計(jì)和制作一個(gè)氫氧燃料電池?！驹囼?yàn)用品】U形管、石墨棒(石墨棒運(yùn)用前應(yīng)當(dāng)經(jīng)過烘干活化處理)、3～6V的直流電源、鱷魚夾、導(dǎo)線和開關(guān)、電流表(或發(fā)光二極管、音樂盒等)。1mol·L－1Na2SO4溶液、酚酞溶液。【試驗(yàn)步驟】1．電解水。在U形管中注入1mol·L－1Na2SO4溶液，然后向其中滴入1～2滴酚酞溶液。在U形管的兩邊分別插入一根石墨棒，并用鱷魚夾、導(dǎo)線連接電源。閉合K1，接通直流電源起先電解，現(xiàn)象為：兩極石墨棒均產(chǎn)生氣泡，右側(cè)石墨棒旁邊溶液變紅。2．制作一個(gè)氫氧燃料電池。當(dāng)上述電解過程進(jìn)行1～2min后，打開K1，斷開直流電源。將兩根石墨棒用導(dǎo)線分別與電流表(或發(fā)光二極管、音樂盒等)相連，閉合K2，現(xiàn)象為：電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)?！締栴}探討】列表比較氫氧燃料電池的工作原理和電解水的原理。氫氧燃料電池電解水能量化學(xué)能→電能電能→化學(xué)能裝置電極反應(yīng)式負(fù)極：2H2－4e－=4H＋正極：O2＋4e－＋4H＋=2H2O總反應(yīng)式：2H2＋O2=2H2O陽極：2H2O－4e－=O2↑＋4H＋陰極：4H2O＋4e－=2H2↑＋4OH－總反應(yīng)式：2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2H2↑＋O2↑電子流向負(fù)極→正極負(fù)極→陰極，陽極→正極離子流向陽離子→正極，陰離子→負(fù)極陽離子→陰極，陰離子→陽極反應(yīng)類型自發(fā)的氧化還原反應(yīng)非自發(fā)的氧化還原反應(yīng)跟|蹤|訓(xùn)|練1.鄭州宇通客車股份有限公司制造的氫燃料電池客車是北京冬奧會(huì)體育賽事用車之一，其反應(yīng)原理如下圖。下列說法正確的是(A)A．電極a是負(fù)極B．陰離子移向電極bC．離子導(dǎo)體可以選擇蔗糖溶液D．電子由電極b沿導(dǎo)線移向電極a解析：電極a通入H2，失電子，電極a是負(fù)極，A正確；原電池中，陰離子移向負(fù)極，也就是電極a，B錯(cuò)誤；蔗糖溶液不導(dǎo)電，故離子導(dǎo)體不行以選擇蔗糖溶液，C錯(cuò)誤；電子由負(fù)極電極a沿導(dǎo)線移向正極電極b，D錯(cuò)誤。2．氫燃料電池被譽(yù)為氫能源汽車心臟。某種氫燃料電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖，下列說法不正確的是(B)A．a(chǎn)處通入氫氣B．電池每消耗11.2L氫氣，電路中通過的電子為NAC．右側(cè)的電極反應(yīng)式為O2＋4e－＋4H＋=2H2OD．右側(cè)電極為電池的正極解析：燃料電池的燃料在負(fù)極，即a通入H2，A項(xiàng)正確；未給出標(biāo)準(zhǔn)狀況，無法計(jì)算H2物質(zhì)的量，無法獲得電子數(shù)目，B項(xiàng)錯(cuò)誤；右側(cè)b極為O2發(fā)生還原反應(yīng)，O2＋4e－＋4H＋=2H2O，C項(xiàng)正確；右側(cè)為正極，D項(xiàng)正確。3．甲醇燃料電池可運(yùn)用于筆記本電腦、汽車等。它在一極通入甲醇，另一極通入氧氣，電解質(zhì)是質(zhì)子交換膜，它能傳導(dǎo)氫離子。電池工作時(shí)，甲醇被氧化為二氧化碳和水。下列敘述中，不正確的是(C)A．電池的總反應(yīng)是2CH3OH＋3O2=2CO2＋4H2OB．負(fù)極的反應(yīng)是CH3OH＋H2O=CO2＋6H＋＋6e－C．正極的反應(yīng)是O2＋2H2O＋4e－=4OH－D．電池工作時(shí)，H＋移向正極解析：燃料電池中，一極通入甲醇、另一極通入氧氣、電解質(zhì)是質(zhì)子交換膜，則該甲醇燃料電池總反應(yīng)就是甲醇被氧氣氧化生成二氧化碳和水，電池的總反應(yīng)方程式是2CH3OH＋3O2=2CO2＋4H2O，A正確；負(fù)極CH3OH失去電子被氧化，負(fù)極反應(yīng)式是CH3OH＋H2O=CO2＋6H＋＋6e－或CH3OH＋H2O－6e－=CO2