2025版新教材高中化学第4章化学反应与电能实验活动5制作简单的燃料电池学生用书新人教版选择性必修1

试验活动5制作简洁的燃料电池【试验目的】1．理解燃料电池的工作原理。2．设计和制作一个氢氧燃料电池。【试验用品】U形管、石墨棒(石墨棒运用前应当经过烘干活化处理)、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)。1mol·L－1Na2SO4溶液、酚酞溶液。【试验步骤】1．电解水。在U形管中注入1mol·L－1Na2SO4溶液，然后向其中滴入1～2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，接通直流电源起先电解，现象为：两极石墨棒均产生气泡，右侧石墨棒旁边溶液变红。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，现象为：电流表指针发生偏转。【问题探讨】列表比较氢氧燃料电池的工作原理和电解水的原理。氢氧燃料电池电解水能量化学能→电能电能→化学能装置电极反应式负极：2H2－4e－=4H＋正极：O2＋4e－＋4H＋=2H2O总反应式：2H2＋O2=2H2O阳极：2H2O－4e－=O2↑＋4H＋阴极：4H2O＋4e－=2H2↑＋4OH－总反应式：2H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))2H2↑＋O2↑电子流向负极→正极负极→阴极，阳极→正极离子流向阳离子→正极，阴离子→负极阳离子→阴极，阴离子→阳极反应类型自发的氧化还原反应非自发的氧化还原反应跟|踪|训|练1.郑州宇通客车股份有限公司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)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解析：电极a通入H2，失电子，电极a是负极，A正确；原电池中，阴离子移向负极，也就是电极a，B错误；蔗糖溶液不导电，故离子导体不行以选择蔗糖溶液，C错误；电子由负极电极a沿导线移向正极电极b，D错误。2．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(B)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NAC．右侧的电极反应式为O2＋4e－＋4H＋=2H2OD．右侧电极为电池的正极解析：燃料电池的燃料在负极，即a通入H2，A项正确；未给出标准状况，无法计算H2物质的量，无法获得电子数目，B项错误；右侧b极为O2发生还原反应，O2＋4e－＋4H＋=2H2O，C项正确；右侧为正极，D项正确。3．甲醇燃料电池可运用于笔记本电脑、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(C)A．电池的总反应是2CH3OH＋3O2=2CO2＋4H2OB．负极的反应是CH3OH＋H2O=CO2＋6H＋＋6e－C．正极的反应是O2＋2H2O＋4e－=4OH－D．电池工作时，H＋移向正极解析：燃料电池中，一极通入甲醇、另一极通入氧气、电解质是质子交换膜，则该甲醇燃料电池总反应就是甲醇被氧气氧化生成二氧化碳和水，电池的总反应方程式是2CH3OH＋3O2=2CO2＋4H2O，A正确；负极CH3OH失去电子被氧化，负极反应式是CH3OH＋H2O=CO2＋6H＋＋6e－或CH3OH＋H2O－6e－=CO2