人教版高中化学选择性必修第1册 第四章 第一节 第三课时 《化学电源 燃料电池》学案.docVIP

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第四章第一节第三课时

《化学电源燃料电池》学案

【学习目标】

1、能了解不同类型燃料电池燃料电池的应用

2、能根据原电池工作原理分析燃料电池模型

3、能书写不同介质燃料电池电极反应方程式

【学习过程】

基础感知

燃料电池(以氢氧燃料电池为例)

1．基本构造

2．工作原理

通入可燃物(H2)的一极为电池的____极，

通入O2的一极为电池的____极。

(1)酸性氢氧燃料电池(电解质为H2SO4)

负极反应：_______________________，正极反应：_______________________，

总反应：_________________________________________。

(2)碱性氢氧燃料电池(电解质为KOH)

负极反应：_______________________，正极反应：_______________________，

总反应：_____________________________________________。

3．电池特点:(1)能量转换率高，污染小。

(2)工作时，燃料和氧化剂连续地由外部供给，在电极上不断进行反应，连续不断地提供电能。

二、合作交流

1.甲醇/氧气（强碱性电解质溶液）

负极反应：

正极反应：

总反应：

2.固体电解质（高温下能传到O2-）

负极反应：

正极反应：

总反应：

3.熔融碳酸盐（如熔融K2CO3，氧气中要加一些CO2）环境下

负极反应：

正极反应：

总反应：

三、探究未知

通过以上学习，你还存在哪些疑惑？在空白处做简要说明。

1.

四、典例分析

1.液体燃料电池相比于气体燃料电池具有体积小，无需气体存储装置等优点。一种以肼(N2H4)为燃料的电池装置如图所示。该电池用空气中的氧气作为氧化剂，KOH为电解质。下列关于该燃料电池的叙述不正确的是

A．电流从右侧电极经过负载流向左侧电极

B．负极发生的电极反应式为N2H4＋4OH－－4e－===N2＋4H2O

C．该燃料电池的电极材料应采用多孔导电材料，以提高电极反应物质在电极表面的吸附量，并使它们与电解质溶液充分接触

D．该燃料电池持续放电时，正极发生氧化反应，碱性减弱

【学习效果】

一、单选题

1．氢氧燃料电池是技术上比较成熟，并得到多方面应用的燃料电池，其理论比能量达3600瓦·时/千克，单体电池的工作电压为0.8-0.97伏。下列说法正确的是

A．电解水制取氢气是理想而经济的制氢方法

B．发展氢氧燃料电池汽车不需要安全高效的储氢技术

C．氢氧燃料电池汽车的使用可以有效减少城市空气污染

D．氢氧燃料电池把氢气和氧气燃烧放出的热能转化为电能

2．下列发电厂(站)的电能由化学能直接转化而成的是

A

B

C

D

燃料电池发电站

地热发电厂

风力发电厂

水力发电站

A．A B．B C．C D．D

3．如图为氢氧燃料电池构造示意图，下列有关描述正确的是

A．H+向负极移动 B．O2在负极上反应

C．反应最终产物是H2O D．电子由正极通过导线流向负极

4．氢氧燃料电池已用于航天飞机。以30%KOH溶液为电解质的这种电池在使用时的电极反应如下：2H2＋4OH-－4e-=4H2O、O2＋2H2O＋4e-=4OH-，下列说法错误的是

A．氢气通入正极，氧气通入负极

B．燃料电池的能量转化率不能达到100%

C．供电时的总反应为：2H2＋O2=2H2O

D．产物为无污染的水，属于环境友好电池

5．阿波罗飞船中使用的燃料电池部分结构的示意图如下，下列说法错误的是

A．氢氧燃料电池具有单位质量输出电能高、产物水可作为航天员

的饮用水、氧气可作为备用氧源供航天员呼吸等优点

B．H2SO4溶液导电性好，是早期研究时使用的电解质，因H2SO4腐蚀性强逐渐被KOH溶液替代

C．使用多孔碳载镍电极，使气体与溶液能充分接触反应

D．氢氧燃料电池连续工作时，其内部的电解质浓度和成分均不会发生变化

6．直接碳燃料电池(DCFC)是一种以固体碳(煤、石墨、活性炭等)为原料的燃料电池，是一种具有现实意义的节能减排新技术，如图是一种DCFC的结构示意图。下列有关法不正确的是

A．负极的电极反应为：C－4e－+2CO=3CO2

B．若电子由电极a沿导线经负载流向电极b，则入口A加入的物质为固体碳

C．DCFC与煤直接燃烧发电能量的利用率相同

D．放电过程中放出标准状况下CO211.2L时转移2mol电子

7．燃料电池是目前电池研究的热点之一、现有某课外小组自制的氢氧燃料电池，如图所示，a、b均为惰性电极。下列叙述不正确的是

A．a极是负极，该电极上发生氧化反应

B．总反应的化学方程式为2H2+O2=2H2O

C．氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源

D．b电极反应