山东省沂水县第一中学学年高中化学 4.2《化学电源》课件2 新人教选修4.ppt

《山东省沂水县第一中学学年高中化学 4.2《化学电源》课件2 新人教选修4.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《山东省沂水县第一中学学年高中化学 4.2《化学电源》课件2 新人教选修4.ppt（17页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第四章 电化学基础第二节 化学电源（第二课时）2021/8/8 星期日1三、燃料电池三、燃料电池氢氧燃料电池氢氧燃料电池 酸性电解质中酸性电解质中 负极负极(Pt)：2H2-4e-=4H+正极正极(Pt)：O2+4H+4e-=2H2O 电池总反应：电池总反应：2H2+O2=2H2O 碱性电解质中碱性电解质中 负极负极(Pt)：2H2-4e-+4OH-=4H2O 正极正极(Pt)：O2+2H2O+4e-=4OH-电池总反应：电池总反应：2H2+O2=2H2O燃料电池的规律燃料电池的规律燃料做负极，助燃剂氧气为正极燃料做负极，助燃剂氧气为正极电极材料一般不参加化学反应，只起传导电子的作用。电极材料

2、一般不参加化学反应，只起传导电子的作用。2021/8/8 星期日2氧化剂与还原剂在工作时不断补充；氧化剂与还原剂在工作时不断补充；反应产物不断排出；反应产物不断排出；能量转化率高能量转化率高(超过超过80%)80%)，普通的只有，普通的只有 30%30%，有利于节，有利于节约能源。约能源。燃料电池与前几种电池的差别：燃料电池与前几种电池的差别：2021/8/8 星期日3化学电源电极反应式的书写化学电源电极反应式的书写(1)根据装置书写电极反应式根据装置书写电极反应式先先分分析析题题目目给给定定的的图图示示装装置置，确确定定原原电电池池的的正正负负极极上上的的反应物质。反应物质。电极反应式的书写

3、电极反应式的书写a负负极极：活活泼泼金金属属或或H2失失去去电电子子生生成成阳阳离离子子；若若电电解解质质溶溶液液中中的的阴阴离离子子与与生生成成的的阳阳离离子子不不共共存存，则则该该阴阴离离子子应应写写入入负负极极反反应应式式。如如铅铅蓄蓄电电池池，负负极极：PbSO422e=PbSO4。b正正极极：阳阳离离子子得得到到电电子子生生成成单单质质或或O2得得到到电电子子，若若反反应应物是物是O2，则有以下规律：，则有以下规律：电解质是碱性或中性：电解质是碱性或中性：O22H2O4e=4OH电解质是酸性：电解质是酸性：O24H4e=2H2O正负电极反应式相加得到电池反应的总反应方程式。正负电极反

4、应式相加得到电池反应的总反应方程式。2021/8/8 星期日4(2)给出总反应式，写电极反应式给出总反应式，写电极反应式如如果果题题目目给给定定的的是是总总反反应应式式，可可分分析析此此反反应应中中的的氧氧化化反反应应或或还还原原反反应应(即即分分析析有有关关元元素素的的化化合合价价变变化化情情况况)，再再选选择择一一个个简简单单变变化化情情况况去去写写电电极极反反应应式式，另另一一极极的的电电极极反反应应式式可可直直接接写写或或将将各各反反应应式式看看作作数数学学中中的的代代数数式式，用用总总反反应应式式减减去去已已写写出出的的电电极极反反应应式式，即即得得结结果果。以以2H2O2=2H2O

5、为为例例，当当电电解解质质溶溶液液为为KOH溶液时的电极反应式的书写步骤如下。溶液时的电极反应式的书写步骤如下。2021/8/8 星期日5根根据据总总反反应应方方程程式式分分析析有有关关元元素素化化合合价价的的变变化化情情况况，确确定定2 mol H2失失掉掉4 mol电电子子，初初步步确确定负极反应为：定负极反应为：2H24e=4H。根根据据电电解解质质溶溶液液为为碱碱性性，与与H不不能能共共存存，反反应应生生成成水水，推推出出OH应应写写入入负负极极反反应应式式为为：2H24OH4e=4H2O。用用总总反反应应式式2H2O2=2H2O减减去去负负极极反反应应式式得得正正极极反反应应式式为为

6、：2H2OO24e=4OH。2021/8/8 星期日6(2)烃类燃料电池烃类燃料电池CH4燃料电池燃料电池用用导导线线相相连连的的两两个个铂铂电电极极插插入入KOH溶溶液液中中，然然后后向向两极分别通入两极分别通入CH4和和O2，该电池的反应式为：，该电池的反应式为：负极：负极：CH410OH8e=CO327H2O正极：正极：2O24H2O8e=8OH总反应式：总反应式：CH42O22OH=CO323H2O2021/8/8 星期日72021/8/8 星期日8(3)醇类燃料电池醇类燃料电池用用导导线线相相连连的的两两个个铂铂电电极极插插入入KOH溶溶液液中中，然然后后向向两两极极分分别别通通入入

7、CH3OH(或或乙乙醇醇)和和O2，则则发发生生了了原原电电池池反应。反应。甲醇电池的反应式为：甲醇电池的反应式为：负极：负极：2CH3OH12e16OH=2CO3212H2O正极：正极：3O26H2O12e=12OH总反应式：总反应式：2CH3OH3O24OH=2CO326H2O2021/8/8 星期日9(4)熔融盐燃料电池熔融盐燃料电池熔熔融融盐盐燃燃料料电电池池具具有有较较高高的的发发电电效效率率，因因而而受受到到重重视视。可可用用Li2CO3和和Na2CO3的的熔熔融融盐盐混混合合物物作作电电解解质质，CO为为负负极极燃燃气气，空空气气与与CO2的的混混合合气气为为正正极极助助燃燃气气

8、，制制得在得在650 下工作的燃料电池，该原电池的反应式为：下工作的燃料电池，该原电池的反应式为：负极：负极：2CO2CO324e=4CO2正极：正极：O22CO24e=2CO32总反应式：总反应式：2COO2=2CO22021/8/8 星期日101、用用两两根根铂铂丝丝作作电电极极插插入入KOH溶溶液液中中，再再分分别别向向两两极极通通入入甲甲烷烷气气体体和和氧氧气气，可可形形成成原原电电池池燃燃料料电电池池，该该电电池池放放电电时时发发生生的的反反应应为为CH42KOH2O2=K2CO33H2O，下列说法错误的是，下列说法错误的是()A通甲烷的一极为负极，通氧气的一极为正极通甲烷的一极为负

9、极，通氧气的一极为正极B放电时，通入放电时，通入O2一极附近溶液的一极附近溶液的pH升高升高C放电一段时间后，放电一段时间后，KOH的物质的量不发生变化的物质的量不发生变化D通通甲甲烷烷极极的的电电极极反反应应式式是是：CH410OH8e=CO327H2O随堂练习随堂练习随堂练习随堂练习解解析析：原原电电池池的的负负极极发发生生氧氧化化反反应应，正正极极发发生生还还原原反反应应，由由总总反应式知，此燃料电池的电极反应式是：反应式知，此燃料电池的电极反应式是：正极：正极：2O24H2O8e=8OH负极：负极：CH410OH8e=CO327H2O由此可见由此可见A、B、D正确，正确，C错误。错误。

10、C 2021/8/8 星期日112、固固体体氧氧化化物物燃燃料料电电池池是是由由美美国国西西屋屋(Westinghouse)公公司司研研制制开开发发的的。它它以以固固体体氧氧化化锆锆氧氧化化钇钇为为电电解解质质，这这种种固固体体电电解解质质在在高高温温下下允允许许氧氧离离子子(O2)在在其其间间通通过过。该该电电池池的的工工作作原原理理如如下下图图所所示示，其其中中多多孔孔电电极极a、b均不参与电极反应。下列判断正确的是均不参与电极反应。下列判断正确的是()A有有O2参加反应的参加反应的a极为电池极为电池的负极的负极B有有H2参加反应的参加反应的b极为电池极为电池的正极的正极C a极极 对对

11、应应 的的 电电 极极 反反 应应 式式 为为：O2 2H2O 4e=4OHD该电池的总反应方程式为：该电池的总反应方程式为：2H2O2=2H2OD2021/8/8 星期日123、如如图图是是甲甲醇醇燃燃料料电电池池的的结结构构示示意意图图。甲甲醇醇在在催催化化剂剂作作用用下下提提供供质质子子(H)和和电电子子，电电子子经经外外电电路路、质质子子经经内内电电路路到到达达另另一一极极与与氧氧气气反反应应，电电池池总总反反应应式式为为2CH3OH3O2=2CO24H2O。下下列列说说法法正正确确的的是是(双选双选)()A左电极为电池的负极，左电极为电池的负极，a处通入的物质是甲醇处通入的物质是甲醇

12、B右电极为电池的负极，右电极为电池的负极，b处通入的物质是空气处通入的物质是空气C负极反应式：负极反应式：CH3OHH2O6e=CO26HD正极反应式：正极反应式：O22H2O4e=4OHAC2021/8/8 星期日13燃料电池电极方程式的书写燃料电池电极方程式的书写一般书写电极方程式应注意以下几点：一般书写电极方程式应注意以下几点：(1)电电池池的的负负极极一一定定是是可可燃燃性性气气体体，失失电电子子，发发生生氧氧化化反反应应。电电池池的的正正极极一一定定是是助助燃燃性性气气体体，得电子，发生还原反应。得电子，发生还原反应。(2)电电极极材材料料一一般般不不参参加加化化学学反反应应，只只起

13、起传传导导电电子的作用。子的作用。(3)电电极极反反应应式式作作为为一一种种特特殊殊的的反反应应方方程程式式，也也必须遵循原子守恒、电荷守恒规律。必须遵循原子守恒、电荷守恒规律。2021/8/8 星期日14(4)写写电电极极反反应应式式时时，一一定定要要注注意意电电解解质质是是什什么么，其其中中的的离离子子要要和和电电极极反反应应式式中中出出现现的的离离子子相相对对应应，在在碱碱性性电电解解质质中中，电电极极反反应应式式中中不不能能出出现现H，酸酸性电解质溶液中，电极反应式中不能出现性电解质溶液中，电极反应式中不能出现OH。总总体体来来说说，正正负负极极的的电电极极反反应应式式在在得得失失电电子子守守恒恒的的前前提提条条件件下下，相相加加后后的的反反应应式式必必是是燃燃料料燃燃烧烧反反应应的的反反应应式式和和燃燃烧烧产产物物与与电电解解质质溶溶液液反反应应的的叠叠加加反应式。反应式。2021/8/8 星期日152021/8/8 星期日162021/8/8 星期日17