专题6 第3单元 课题2 化学电源　燃料电池 课件(共33张PPT) 2022-2023学年高一下学期化学苏教版（2019）必修第二册

(共33张PPT)
专题6
化学反应与能量变化
第三单元　化学能与电能的转化
课题2　化学电源　燃料电池
学 习 目 标
1. 能利用原电池原理分析常见的化学电源、新型化学电池。
2. 能根据原电池、电解池的构成条件识别原电池、电解池。
3. 体会研制新型电池的重要性，了解人类电池的基本原理。
活 动 方 案
根据原电池的构成要素，动手制作简易水果电池。
活动一：设计简易电池
利用铜片、锌片(可从废旧干电池中拆取)或铝片、纯碱溶液、白醋(或橙子、芦柑)等日常生活中的材料即可制作简易电池。如右图所示。利用橙子、金属片以及导线制作的简易电池能使检流计指针偏转。
写出用锌、铜、白醋设计的原电池的正、负极，以及在正、负极上发生的电极反应式。
【答案】 锌为负极，电极反应式：Zn－2e－===Zn2＋
铜为正极，电极反应式：2H＋＋2e－===H2↑
1. 阅读教材，了解化学电源与简易电池或原电池相比有什么优点？
【答案】 简易电池无法长久稳定地使用，于是人们发明并制造了多种多样的能够较长时间稳定持续供电的化学电源。化学电源的能量转化率比燃料燃烧高得多。
活动二：了解常见的化学电源
2. 电池的种类很多，常见有以下两类。请你列举出生活中的常见电池，并将其填入下表。
种类 特点 实例
一次电池 放完电以后不能再使用
二次电池 充电、放电可循环进行
干电池、纽扣电池等
铅蓄电池、锂电池等
4. 根据下列化学电源的反应原理，判断参加电极反应的物质(未得失电子的物质不填)。
Zn
MnO2
Pb
PbO2
Zn
Ag2O
Al
O2
CH3OH
O2
燃料电池是一种将燃料(如H2、CH4、乙醇等)和氧化剂(如O2)的化学能直接转化为电能的装置。
燃料电池中，燃料(还原性气体等)作负极反应物，发生氧化反应，氧化剂(通常为O2)为正极反应物，发生还原反应，燃料电池在使用过程中，并没有发生燃料与氧化剂之间的直接燃烧，而是在两极之间发生放电反应，将化学能转化为电能。
活动三：了解燃料电池
观察右图的燃料电池。
1. 分析该电池和普通的化学电源有什么不同？
【答案】 该电池中的反应物从电池的外部提供，并且需持续通入。而普通的化学电源的反应物均密封在电池内部。
2. H2、O2分别在电极上发生什么反应？写出相应的电极反应式。
【答案】 H2发生氧化反应，O2发生还原反应。
负极：H2－2e－＋2OH－===2H2O，
正极：O2＋4e－＋2H2O===4OH－。
3. 若将电解质溶液换成稀硫酸，写出相应的电极反应式。
【答案】 负极：H2－2e－===2H＋，正极：O2＋4H＋＋4e－===2H2O。
4. 燃料电池与常见一次电池和二次电池的不同点是什么？
【答案】 燃料电池反应的氧化剂和还原剂是从外界通入的，常见一次电池和二次电池的反应物均密封在电池内部。
【归纳总结】 电极反应式的书写思路
如：CH3OCH3(二甲醚)酸性燃料电池中：总反应式为CH3OCH3＋3O2===2CO2＋3H2O
正极：O2＋4H＋＋4e－===2H2O
负极：CH3OCH3＋3H2O－12e－===2CO2↑＋12H＋
1. 什么是电解池(电解池能量如何转化)
【答案】 电解池是将电能转化为化学能的装置。
2. 思考：电解在物质制备中有哪些应用？
【答案】 电解饱和食盐水制备烧碱、氯气和氢气。电解熔融氯化镁、氧化铝可制得金属镁、金属铝。
活动四：了解电解池
课 堂 反 馈
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【答案】 A
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2. 下列电池工作时，O2在正极得电子的是(　 　)
A. 锌锰电池 B. 铅蓄电池
C. 氢氧燃料电池 D. 镍镉电池
【解析】 氢氧燃料电池的总反应是2H2＋O2===2H2O，因而正极是O2得电子发生还原反应。
【答案】 C
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3. 某些反应根据原电池原理可设计成化学电源。下列关于化学电源的说法不正确的是(　 　)
A. 手机上用的锂离子电池属于二次电池
B. 甲醇燃料电池可将化学能转化为电能
C. 锌锰干电池中，锌电极为负极
D. 所有释放能量的反应都能通过化学电源实现
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【解析】 只有释放能量的氧化还原反应才能通过化学电源实现化学能向电能的转化，D错误。
【答案】 D
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4. (2022·无锡期末)北京冬奥会上首次使用的氢燃料电池汽车，其电池工作原理如图，下列说法正确的是(　 　)
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【解析】 燃料电池中，燃料在负极发生氧化反应，氧气在正极发生还原反应，气体a为氢气，气体b为氧气，A错误，B正确；燃料电池将化学能转化为电能，C错误；氧气在正极发生还原反应，D错误。
A. 气体a为O2
B. 气体b发生了还原反应
C. 该装置实现了电能向化学能的转化
D. 正极室的电极反应式为H2－2e－===2H＋
【答案】 B
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【解析】 空气－锌电池中，失去电子的一极是负极，发生氧化反应，得到电子的一极是正极，发生还原反应，由此可知，石墨电极是正极，发生还原反应。
【答案】 D
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6. 一种直接铁燃料电池(电池反应为3Fe＋2O2===Fe3O4)的装置如图所示，下列有关说法正确的是(　 　)
A. Fe极为电池正极
B. KOH溶液为电池的电解质溶液
C. 电子由多孔碳极沿导线移向Fe极
D. 5.6 g Fe参与反应，导线中转移1.204×1023个电子
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【解析】 该电池中，铁失去电子，为电池负极，A错误；KOH溶液为电池的电解质溶液，B正确；电子由Fe极沿导线移向多孔碳极，C错误；根据电池反应3Fe＋2O2===Fe3O4可知，3 mol铁参与反应时转移8 mol电子，故5.6 g Fe参与反应，导线中约转移1.605×1023个电子，D错误。
【答案】 B
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7. 以海水为电解质的Mg-AgCl电池在军事上可用作电动鱼雷的电源，其电池反应的离子方程式为2AgCl＋Mg===Mg2＋＋2Ag＋2Cl－。该电池工作时，下列说法正确的是(　 　)
A. 海水中的NaCl被氧化
B. Mg电极发生还原反应
C. 电流由Mg经外电路流向AgCl
D. 正极反应式为AgCl＋e－===Ag＋Cl－
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【解析】 由离子方程式可知，NaCl中的Cl元素与Na元素的化合价均没有发生变化，A错误；镁电极失去电子，发生氧化反应，B错误；电流从正极流向负极，镁为负极，C错误；正极反应为氯化银得到电子生成银，电极反应式为AgCl＋e－===Ag＋Cl－，D正确。
【答案】 D
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8. (2022·南通高一下阶段联考)可燃冰(mCH4·nH2O)、氢气既是高效洁净的能源，又是重要的化工原料。
(1) 已知25 ℃、101 kPa时，1 g甲烷完全燃烧生成液态水放出55.64 kJ热量，则该条件下CH4完全燃烧的热化学方程式为______________ ________________________________________________。
(2) 甲烷高温分解生成氢气和碳。在密闭容器中进行此反应时要通入适量空气使部分甲烷燃烧，其目的是_____________________________ ___________。
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CH4(g)＋2O2(g)
===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－890.24 kJ·mol－1
为甲烷分解提供高温(能量)
条件
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(3) 某种氢燃料电池是用固体金属氧化物陶瓷作电解质，两极上发生的电极反应如下：
A极：H2＋O2－－2e－===H2O　B极：O2＋4e－===2O2－。
该燃料电池工作时能量转化关系为____________________，A极是电池的______极。
(4) 已知某甲烷燃料电池的总反应式为 CH4＋2O2＋2OH－===CO＋3H2O，则电池负极的电极反应为________________________________，随着电池不断放电，负极附近溶液的pH________(填“增大”“减小”或“不变”)。
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化学能转化为电能
负
减小
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