第一節(jié)原電池第3課時(shí)常見化學(xué)電源(二)——形形色色的燃料電池第四章化學(xué)反應(yīng)與電能[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.了解常見的氫氧燃料電池的種類，能正確書寫電極反應(yīng)式(重點(diǎn))。2.了解氣體燃料電池的工作原理(難點(diǎn))?；瘜W(xué)必修第一冊人民教育出版社化學(xué)必修第二冊人民教育出版社新課導(dǎo)入電解水可得到氫氣和氧氣，依據(jù)能量守恒推測：氫氣與氧氣反應(yīng)由化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的過程也可能實(shí)現(xiàn)。這一過程能否實(shí)現(xiàn)呢?是怎樣發(fā)生的呢?視頻導(dǎo)學(xué)一、常見氫氧燃料電池的種類及工作原理1.燃料電池的概念一種連續(xù)地將燃料和氧化劑的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的化學(xué)電源。2.燃料電池的特點(diǎn)(1)工作時(shí)，燃料和氧化劑連續(xù)地由外部供給并在電極上進(jìn)行反應(yīng)，

生成物不斷地被排出。(2)能量轉(zhuǎn)換率高(>80%)，排放的廢棄物少。3.氫氧燃料電池(1)構(gòu)造(2)工作原理

酸性電解質(zhì)(H2SO4)堿性電解質(zhì)(KOH)負(fù)極反應(yīng)2H2－4e－===4H＋2H2－4e－＋4OH－===4H2O正極反應(yīng)O2＋4e－＋4H＋===2H2OO2＋4e－＋2H2O===4OH－總反應(yīng)2H2＋O2===2H2O一、常見氫氧燃料電池的種類及工作原理思考交流1.燃料電池是目前電池研究的熱點(diǎn)之一。某課外小組自制的氫氧燃料電池如圖所示，a、b均為惰性電極。(1)負(fù)極是____(填“a”或“b”)。(2)b極發(fā)生的電極反應(yīng)式是_______________________。(3)標(biāo)準(zhǔn)狀況下，消耗11.2LH2時(shí)，轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為________________。aO2＋2H2O＋4e－===4OH－6.02×1023(或NA)負(fù)極

正極

2H2－4e－＋4OH－===4H2O2mol4mol0.5mol一、常見氫氧燃料電池的種類及工作原理思考交流2.下面為3種燃料電池的工作原理示意圖。(1)A中，電池內(nèi)部傳導(dǎo)的離子是____，負(fù)極電極反應(yīng)式為_____________________。(2)B中，電池內(nèi)部傳導(dǎo)的離子是____，正極電極反應(yīng)式為_____________________。(3)C中，電池內(nèi)部傳導(dǎo)的離子是_____，正極電極反應(yīng)式為_______________________。O2－H2－2e－＋O2－==H2OH＋O2＋4e－＋4H＋==2H2O

一、常見氫氧燃料電池的種類及工作原理甲烷燃料電池成本遠(yuǎn)低于以氫氣為燃料的傳統(tǒng)燃料電池。試寫出甲烷分別在酸性、堿性介質(zhì)中的電極反應(yīng)式以及總反應(yīng)式探究思考二、

常見有機(jī)物燃料電池、熔融氧化物(鹽)燃料電池的種類及工作原理1.甲烷燃料電池(1)在酸性介質(zhì)中負(fù)極：_____________________________；正極：_______________________；總反應(yīng)式：___________________________________。(2)在堿性介質(zhì)中負(fù)極：_______________________________；正極：________________________；總反應(yīng)式：___________________________________。CH4＋2H2O－8e－===CO2＋8H＋

2O2＋8H＋＋8e－===4H2OCH4＋2O2===CO2＋2H2O

二、

常見有機(jī)物燃料電池、熔融氧化物(鹽)燃料電池的種類及工作原理2.固體電解質(zhì)燃料電池

構(gòu)造示意圖如圖所示。該電池以稀土金屬材料作電極，兩極上分別通入CH4和空氣，其中固體電解質(zhì)是摻雜了Y2O3的ZrO2固體，它在高溫下能傳導(dǎo)O2－。負(fù)極反應(yīng)式：______________________________；正極反應(yīng)式：______________________________；總反應(yīng)式：________________________________。CH4＋4O2－－8e－===CO2＋2H2O2O2＋8e－===4O2－CH4＋2O2===CO2＋2H2O總反應(yīng)式－正極反應(yīng)式=負(fù)極反應(yīng)式二、

常見有機(jī)物燃料電池、熔融氧化物(鹽)燃料電池的種類及工作原理

B

A

負(fù)正二、

常見有機(jī)物燃料電池、熔融氧化物(鹽)燃料電池的種類及工作原理燃料電池電極反應(yīng)式書寫的方法第一步：寫出燃料電池反應(yīng)的總反應(yīng)式與燃料的燃燒反應(yīng)一致，若產(chǎn)物能和電解質(zhì)反應(yīng)，則總反應(yīng)為加和后的反應(yīng)。第二步：寫出電池的正極反應(yīng)式一般為氧氣得電子，介質(zhì)不同反應(yīng)式不同，如：酸性電解質(zhì)溶液：O2＋4H＋＋4e－===2H2O；堿性電解質(zhì)溶液：O2＋2H2O＋4e－===4OH－；固體電解質(zhì)(高溫下能傳導(dǎo)O2－)：O2＋4e－===2O2－；歸納總結(jié)二、

常見有機(jī)物燃料電池、熔融氧化物(鹽)燃料電池的種類及工作原理燃料電池電極反應(yīng)式書寫的方法第三步：根據(jù)總反應(yīng)和正極反應(yīng)式，寫出負(fù)極反應(yīng)式。電池反應(yīng)的總反應(yīng)式－電池正極反應(yīng)式＝電池負(fù)極反應(yīng)式。因?yàn)镺2不是負(fù)極反應(yīng)物，因此兩個(gè)反應(yīng)式相減時(shí)要徹底消除O2。歸納總結(jié)二、

常見有機(jī)物燃料電池、熔融氧化物(鹽)燃料電池的種類及工作原理自我測試1.氫氧燃料電池具有綠色環(huán)保和高效等特點(diǎn)，某種氫氧燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖如圖，該電池工作時(shí)A.a處通入O2B.甲電極為負(fù)極C.將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能D.正極反應(yīng)式為H2－2e－===2H＋√負(fù)正H2

O2化學(xué)能轉(zhuǎn)為電能O2＋4e－＋4H＋==2H2O自我測試2.某學(xué)習(xí)小組以肼(N2H4)為原料設(shè)計(jì)了一種燃料電池，構(gòu)造如圖所示：其中兩個(gè)電極均為鉑電極，電池的總反應(yīng)方程式為N2H4＋O2===N2＋2H2O。下列說法錯(cuò)誤的是A.通入N2H4的一極是電池的負(fù)極B.通入O2的電極反應(yīng)式為O2＋2H2O＋4e－===4OH－C.電池工作一段時(shí)間后電解質(zhì)溶液的pH將變大D.若消耗16gN2H4，則理論上轉(zhuǎn)移2mol電子√負(fù)正水的質(zhì)量增加，則c(OH－)減小，pH將變小N2H4～4e－32g4mol自我測試3.熱電廠尾氣經(jīng)處理得到較純的SO2，可用于原電池法生產(chǎn)硫酸。下列說法不正確的是A.電極b周圍溶液pH變大B.溶液中H＋由a極區(qū)向b極