鲁科版高二化学选择性必修第1册 化学能转化为电能（2）.pptVIP

我们往往根据原电池模型来设计原电池设计思路可以简单总结为：确定负极，包括负极反应物和负极材料；确定正极，包括正极反应物和正极材料；选择离子导体和电子导体构成闭合回路。（点）根据以上思路，我们选定氢气为负极反应物，氧气为正极反应物，石墨作为两极的电极材料，外电路两极间接导线作为电子导体，内电路选一种电解质溶液作为离子导体。但是，（点）同学们会发现，氢气和氧气并没有提供。所以我们首先需要利用初中学习过的电解水的方法制备氢气和氧气，然后再进行氢氧燃料电池的制作。进一步根据实验用品，我们设计出两个实验装置，第一个是电解水的实验装置，其中水我们可以用KOH溶液，或稀硫酸，或K2SO4溶液代替。电解一段时间后，U形管中已经储存了一定量的氢气和氧气，然后我们把电源换成电流表就变成了氢氧燃料电池的装置。接下来我们来看一段视频，这个装置的原理与我们的设计几乎一样，只是把电流表换成了小风扇，电解质溶液选的是稀硫酸。我们来看实验，首先接通电源，发现有氢气和氧气生成，一段时间后断开电源，连接小风扇，风扇转动起来了，说明形成了原电池。刚才的氢氧燃料电池中，电极反应物是确定的，电极材料和离子导体是可以更换的。那么，哪些物质可以用作氢氧燃料电池的电极材料？哪些物质可以用作离子导体呢？对于电极材料，同学们肯定知道：应该选择不与离子导体反应的固体金属或石墨。由于氢氧燃料电池的电极反应物是气体，电极材料需要提供能让气体与液体接触的固体反应表面，（点）因此需要制作成多孔结构。（点）对于离子导体，实验用品中给出的KOH溶液、稀硫酸、硫酸钾溶液以及磷酸溶液等都是可以的，实际上熔融碳酸盐、固体电解质、质子交换膜也可以作为离子导体。不同的离子导体对于电极反应有什么影响吗？我们来看任务7，分别写出电解质溶液为KOH溶液，稀硫酸，K2SO4溶液时两极的电极反应。（点）当电解质溶液为KOH溶液时，电池的负极反应同学们可能会有这两种写法：一种是氢气失去电子生成氢离子，另外一种是氢气失去电子，并与氢氧根离子结合生成水。（点）根据刚才总结的书写方法我们判断，第二种是正确的，因为氢离子会与KOH溶液中的氢氧根离子继续发生二次反应生成水，所以负极反应的最终产物是水。对于正极反应，氧气中的氧元素被还原为-2价，1mol氧气得4mol电子，通常情况下，-2价的氧元素在溶液中只能存在于水分子和氢氧根离子中，如果产物是水分子，（点）根据电荷守恒，应该在左边补充4molH+，右边生成2mol水，（点）如果产物是氢氧根离子，则应该是生成4mol氢氧根离子，同时左边补充2mol水。对于碱性环境来说，不能出现氢离子，（点）所以第二种写法是对的。根据这两个电极反应如何写出总反应呢？很明显，因为这两个电极反应得失电子的数目不同，不能直接加和，（点）我们可以将负极反应的两边同乘以2，这样得失电子的数目就是相等的，（点）然后我们将两个电极反应加和就得到总反应为2molH2?和1molO2?反应生成2molH2O。同学们可以根据同样的分析方法，写出电解质溶液分别为稀硫酸，K2SO4溶液时两极的电极反应和总反应，结果如下。以上是对于不同离子导体时电极反应和总反应的分析，我们发现，在氢氧燃料电池中，离子导体不同，会导致电极反应不同，电极产物不同，但是，总反应都是相同的，因此三种溶液都可以做氢氧燃料电池的离子导体。现代生产生活和国防中大量使用电池，科学家们也在研究、创造着各种功能优越的电池。同学们希望的未来的电池是什么样的呢？是不是希望它有身材小电量大，易于维护，价格便宜，便于携带，寿命更长，内阻更小，工作温度更宽等等优点呢？带着这样的希望，对于你设计的氢氧燃料电池，你认为还可以从哪些方面来改进呢？同学们可以课后进行思考。当然，现实生活中还有很多新型电池，请大家课后通过上网有哪些信誉好的足球投注网站、查阅文献等方式，了解目前市场上有哪些新型电池，指出它们的设计新意、优点以及存在的问题，看看这些新型电池是不是你心目中的理想电池。今天的课就上到这里。同学们再见！3.燃料电池电极材料：不与离子导体反应的固体金属或石墨多孔性材料离子导体：KOH溶液、H3PO4溶液、熔融碳酸盐、固体电解质、质子交换膜思考：哪些物质可以用作氢氧燃料电池的电极材料？哪些物质可以用作氢氧燃料电池的离子导体？3.燃料电池KOH溶液：负极H2-?2e-2H+H2+?2OH--2e-2H2O任务7.分别写出电解质溶液为KOH溶液、稀硫酸、K2SO4溶液时氢氧燃料电池的电极反应。×√3.燃料电池