实验08制作简单的燃料电池高二化学教材实验大盘点（人教版2019选择性）（原卷版）

【同步实验课】制作简单的燃料电池0101实验梳理02实验点拨03典例分析04对点训练05真题感悟【实验目的】1.理解燃料电池的工作原理。2.设计和制作一个致然料电池。【实验仪器】U形管、石墨棒（石墨棒使用前应该经过烘干活化处理）、3~6V的直流电源、鳄鱼夹、导线和开关、电流表（或发光二极管、音乐盒等）。【实验试剂】

1mol/LNa2SO4溶液、酚酞溶液。【实验一】制作简单的燃料电池实验操作图解操作实验现象实验结论1.电解水。在U形管中注入1mol/LNa2SO4溶液，然后向其中滴加12滴酚酞溶液。在U形管的两边分别插入一根石墨棒。并用鳄鱼夹、导线连接电源。闭合K1，接通直流电源开始电解、观察现象。2.制作一个氢氧燃料电池。当上述电解过程进行1~2min后，打开K1，断开直流电源。将两根石墨棒用导线分别与电流表(或发光二极管、音乐盒等）相连，闭合K2，观察现象。注入Na2SO4溶液滴加12滴酚酞溶液接通直流电源开始电解1分钟通电1分钟后，左侧石墨电极为阳极，有氧气生成；右侧石墨电极为阴极，有氢气放出，观察到U形管右管呈现红色，说明有碱性物质生成。断开电源后，U形管两侧石墨电极上附着有大量的气泡，用电线与电流表相连，发现电流表指针发生偏转，说明有电流产生。（一）问题与讨论：用惰性电极电解电解质水溶液的类型总结1．利用图中装置分别电解Na2SO4溶液、NaOH溶液和稀硫酸能产生装置中的现象吗？为什么？2．利用图中装置分别电解饱和NaCl溶液、NaNO3溶液产生的现象相同吗？为什么？（二）规律与方法：1.电解类型类型电极反应特点例子实际电解对象电解质浓度溶液pH电解质溶液复原电解电解质型电解质的离子放电HClHCl减少增大加HClCuCl2CuCl2减少加CuCl2电解水型阳极OH－放电，阴极H＋放电NaOHH2O增大增大加H2OH2SO4H2O增大减小加H2ONa2SO4，KNO3H2O增大不变加H2O放出氢气生成碱型阴极H＋放电NaCl电解质和水部分离子浓度减少增大加HClKBr加HBr放出氧气生成酸型阳极OH－放电AgNO3电解质和水部分离子浓度减少减小加Ag2OCuSO4加CuO2.燃料电池名称电解质电极反应和总反应氢氧燃料电池KOH正极：O2＋4e－＋2H2O=4OH－负极：2H2－4e－＋4OH－=4H2O总反应：2H2＋O2=2H2OH2SO4正极：O2＋4e－＋4H＋=2H2O负极：2H2－4e－=4H＋总反应：2H2＋O2=2H2O甲烷燃料电池KOH正极：2O2＋4H2O＋8e－=8OH－负极：CH4＋10OH－－8e－=COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))＋7H2O总反应：CH4＋2O2＋2KOH=K2CO3＋3H2O甲醇燃料电池KOH正极：3O2＋6H2O＋12e－=12OH－负极：2CH3OH＋16OH－－12e－=2COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))＋12H2O总反应：2CH3OH＋3O2＋4KOH=2K2CO3＋6H2O肼燃料电池KOH正极：O2＋2H2O＋4e－=4OH－负极：N2H4＋4OH－－4e－=N2＋4H2O总反应：N2H4＋O2=N2＋2H2O（三）深度剖析：1.“三步法”书写燃料电池电极反应式2.电解的相关计算（1）计算方法有关电解的计算通常是求电解后某产物的质量、气体的体积、某元素的化合价、元素的相对原子质量、溶液的pH及物质的量浓度等。不论哪种计算，均可概括为下列三种方法：电子守恒计算用于串联电路，通过阴、阳两极的电量相同等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等总反应式计算先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列比例式计算关系式计算根据得失电子守恒关系建立已知量与未知量之间的桥梁，建立计算所需要的关系式（2）等量关系(1)电解池中阳极失去的电子总数＝阴极得到的电子总数。(2)当电流通过一个或多个串联的电解池时，它们皆处于同一闭合电路中，所以各池的电流强度相等，同一时间内通过的电子的物质的量相等。(3)常见电化学计算的对应关系：H2～Cl2～eq\f(1,2)O2～Cu～2Ag～2H＋～2OH－。如电解池中析出气体时，在同温同压下析出各气体的物质的量之比为n(H2)∶n(Cl2)∶n(O2)＝1∶1∶。【典例01】（2023春·河南郑州·高一统考期末）郑州宇通客车股份制造的氢燃料电池客车是北京冬奥会体育赛事用车之一，其反应原理如下图。下列说法正确的是A．电极a是负极 B．阴离子移向电极bC．离子导体可以选择蔗糖溶液 D．电子由电极b沿导线移向电极a【典例02】（2021春·河南·高一统考期末）联氨也叫肼，是重要的火箭燃料，可以在氧气中燃烧生成氮气和水，利用肼、氧气与KOH溶液可组成碱性燃料电池。下列说法错误的是A．肼的电子式为：B．肼燃料电池总反应方程式为：C．电解质溶液中，向负极移动D．负极的电极反应式为：1．（2021春·河南新乡·高二校联考期末）硫化氢空气质子交换膜燃料电池实现了发电、环保的有效结合，已知2H2S(g)+O2(g)=S2(s)+2H2O(l)△H=632kJ/mol，下列说法正确的是A．电极a发生反应为还原反应B．标准状况下，每2S参与反应，有1molH+经固体电解质膜进入正极区C．当电极a的质量增加64g时，电池内部释放632kJ的热能D．电极b上发生的电极反应为O2+2H2O+4e=4OH2．（2020秋·河南·高二校联考阶段练习）一种利用蓝绿藻制氢贮氢及氢气应用的图示如图。下列说法正确的是（

）A．能量的转化方式只有2种B．氢气液化过程吸收能量C．蓝绿藻分解水产生H2，同时释放能量D．能量利用率：燃料电池比H2直接燃烧高3．（2021秋·河南驻马店·高三校联考阶段练习）甲醇燃料电池可使用于笔记本电脑、汽车等。它在一极通入甲醇，另一极通入氧气，电解质是质子交换膜，它能传导氢离子。电池工作时，甲醇被氧化为二氧化碳和水。下列叙述中，不正确的是A．电池的总反应是2CH3OH+3O2=2CO2+4H2OB．负极的反应是CH3OH+H2O=CO2+6H++6eC．正极的反应是O2+2H2O+4e=4OHD．电池工作时，H+移向正极4．（2022秋·河南洛阳·高一宜阳县第一高级中学校考阶段练习）如图所示是一种酸性燃料电池酒精检测仪，具有自动吹气流量侦测与控制的功能，适合进行现场酒精检测，下列说法不正确的是A．电流由O2所在的铂电极经外电路流向另一电极B．该电池的正极反应式为：O2+4e+4H+=2H2OC．该电池的负极反应式为：CH3CH2OH+3H2O12e=2CO2↑+12H+D．微处理器通过检测电流大小而计算出被测气体中酒精的含量5．（2023春·河南安阳·高一统考期末）用CH4和O2组合形成的质子(H+)交换膜燃料电池的结构如图所示，下列说法错误的是A．电流通过外电路从d极流向c极B．电极c的电极反应式为CH48e+2H2O=CO2+8H+C．b气体为O2D．若电路中转移2mol电子，则该燃料电池理论上消耗的O2在标准状况下的体积为6．（2021秋·河南南阳·高三统考期中）以KOH溶液为离子导体，分别组成CH3OH—O2、N2H4—O2、(CH3)2NNH2—O2清洁燃料电池，下列说法错误的是A．放电过程中，K+均向正极移动B．放电过程中，N2H4—O2燃料电池的KOH物质的量不变，(CH3)2NNH2—O2燃料电池的KOH物质的量减小C．消耗等质量燃料，(CH3)2NNH2—O2燃料电池的理论放电量最大D．消耗1molO2时，理论上N2H4—O2燃料电池气体产物的体积在标准状况下为7．（2023春·河南濮阳·高一濮阳一高校考阶段练习）氢燃料电池被誉为氢能源汽车心脏。某种氢燃料电池的内部结构如图，下列说法不正确的是A．a处通入氢气B．电池每消耗11．2L氢气，电路中通过的电子为C．右侧的电极反应式为：D．右侧电极为电池的负极8．（2023春·河南郑州·高一河南省实验中学校考期中）下列关于四种电池的叙述正确的是A．电池Ⅰ中电子的流向：稀硫酸B．电池Ⅱ中石墨棒上发生还原反应，锌筒会变薄C．电池Ⅲ是二次电池，充电时电能转化为化学能D．电池Ⅳ中正极的电极反应式：O2+2H2O+4e=4OH1．（2021·河南·统考三模）目前，某研究团队对基催化剂光催化还原转化为燃料甲醇(原理如图所示)进行研究，取得了大成果。下列说法正确的是A．CB极的电势低于VB极的电势B．CB极发生的反应是C．光照下基产生电子D．总反应式为2．（2021·河南·统考一模）熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)是由多孔陶瓷NiO阴极、多孔陶瓷电解质(熔融碱金属碳酸盐)隔膜、多孔金属Ni阳极、金属极板构成的燃料电池。工作时，该电池的阴极(正极)反应为O2+2CO2+4e=2CO，下列有关说法中错误的是A．该电池较高的工作温度加快了阴、阳极的反应速率B．该类电池的H2不能用CO、CH4等替代C．该电池工作时，要避免H2、O2的接触D．放电时，阳极(负极)反应式为2H2+2CO4e=2CO2+2H2O3．（2019·河南安阳·统考一模）下图是一种微生物燃料电池的工作原理示意图，工作过程中必须对某室进行严格密封。下列有关说法错误的是A．a极的电极反应式为B．若所用离