高三年级化学学案(54)
周次 时间:2011年11月 日 主编:刁改梅 审核:
第四章 第二节:化学电源(第二课时)
学习目标:1、了解常见燃料电池的种类及其工作原理。
2、燃料电池的反应原理、性能及其应用。
重难点:燃料电池的反应原理。
学习过程:
【导读】:阅读课本P77——三、燃料电池
【导思】:1、燃料电池是一种连续地将 和 的化学能直接转换成电能的化学电池。它与一般化学电池不同,一般化学电池的活性物质储存在 ,故而限制了 ,而燃料电池的电极本身不包含 ,只是一个 。它工作时, 和 连续不断地由外部供给,在电极上不断地进行反应,生成物不断地被排除,于是电池就不断地提供电能。
2、燃料电池的种类: 。
一、氢氧燃料电池:
【导读】:阅读课本P77——图4—6 氢氧燃料电池的工作原理
【导思】:1、氢氧燃料电池以 为燃料, 为氧化剂,铂为 电极
1、酸做电解液电极反应如下:负极:
正极: 。 电池总反应: 。
2、碱(KOH溶液)做电解液电极反应如下:负极: 。
正极: 。电池总反应: 。
3、中性电解液 负极:
正极: 。 电池总反应: 。
4、固体电解质可传导O2— 负极:
正极: 。 电池总反应: 。
5、固体电解质可传导H+ 负极:
正极: 。 电池总反应: 。
二、铝—空气海水燃料电池:
已研制成功并已推广使用的铝—空气燃料电池,它的优点是:体积小、能量大、使用方便、不污染环境、耗能少。这种电池可代替汽油作为汽车的动力,还能用于收音机、照明电源、野营炊具、野外作业工具等。
负极: 正极:2H2O+O2+4 e-=4OH- 总反应式为:
【导练1】⑴肼(N2H4)又称联氨,是一种可燃性液体,可用做火箭燃料。已知在
25℃、101Kpa时,32.0 g N2H4 在氧气中完全燃烧生成N2 和液态H2O,放出624 kj的热量。则N2H4完全燃烧的热化学方程式为
⑵肼—空气燃料电池是一种碱性电池,电解质溶液是质量分数为20%-30%的KOH溶液,则肼—空气燃料电池放电时的电极反应式为:
正极:
负极:
【导练2】:写出甲烷、甲醇、乙醇碱性燃料电池的电极反应式、电池反应式。
(1)甲烷
(2)甲醇
(3)一氧化碳
二、熔融盐燃料电池
【导练3】1.(2000年全国高考理综题)具有较高的发电效率,因而受到重视,可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质,CO为阳极燃气,空气与CO2的混合气为阴极燃气,制得在65℃下工作的燃料电池,完成有关的电池反应式:
①负极反应式:2CO+2CO32-—4e- ==== 4CO2 ②正极反应式:
③总反应式:2CO+ O2==== 2CO2 ④工作时熔融液中 向负极移动。
【导练4】:一种新型燃料电池,一极通入空气,另一极通入丁烷气体;电解质是掺杂氧化钇(Y2O3)的氧化锆(ZrO2)晶体,在熔融状态下能传导O2—。下列对该燃料电池说法正确的是( )
A 在熔融电解质中,O2—由负极移向正极
B 电池的总反应式:2C4O10 +13O2==8CO2 +10H2O
C 通入空气的一极是正极,电极反应:O2 + 4e-- ==2 O2—
D通入丁烷的一极是正极,电极反应:C4O10 +26 e-- +13 O2— ==4CO2 +5H2O
小结、燃料电池的规律
① 通入燃料的一极做 极,通入助燃剂氧气的为 极。
② 电极材料一般 (填参加或不参加)化学反应,只起 电子的作用。
小结:这节课我学会了: 存在的问题有: