實(shí)驗(yàn)08制作簡(jiǎn)單的燃料電池高二化學(xué)教材實(shí)驗(yàn)大盤點(diǎn)（人教版2019選擇性）（原卷版）

【同步實(shí)驗(yàn)課】制作簡(jiǎn)單的燃料電池0101實(shí)驗(yàn)梳理02實(shí)驗(yàn)點(diǎn)撥03典例分析04對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練05真題感悟【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?.理解燃料電池的工作原理。2.設(shè)計(jì)和制作一個(gè)致然料電池?！緦?shí)驗(yàn)儀器】U形管、石墨棒（石墨棒使用前應(yīng)該經(jīng)過烘干活化處理）、3~6V的直流電源、鱷魚夾、導(dǎo)線和開關(guān)、電流表（或發(fā)光二極管、音樂盒等）。【實(shí)驗(yàn)試劑】

1mol/LNa2SO4溶液、酚酞溶液?！緦?shí)驗(yàn)一】制作簡(jiǎn)單的燃料電池實(shí)驗(yàn)操作圖解操作實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)結(jié)論1.電解水。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形管的兩邊分別插入一根石墨棒。并用鱷魚夾、導(dǎo)線連接電源。閉合K1，接通直流電源開始電解、觀察現(xiàn)象。2.制作一個(gè)氫氧燃料電池。當(dāng)上述電解過程進(jìn)行1~2min后，打開K1，斷開直流電源。將兩根石墨棒用導(dǎo)線分別與電流表(或發(fā)光二極管、音樂盒等）相連，閉合K2，觀察現(xiàn)象。注入Na2SO4溶液滴加12滴酚酞溶液接通直流電源開始電解1分鐘通電1分鐘后，左側(cè)石墨電極為陽極，有氧氣生成；右側(cè)石墨電極為陰極，有氫氣放出，觀察到U形管右管呈現(xiàn)紅色，說明有堿性物質(zhì)生成。斷開電源后，U形管兩側(cè)石墨電極上附著有大量的氣泡，用電線與電流表相連，發(fā)現(xiàn)電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說明有電流產(chǎn)生。（一）問題與討論：用惰性電極電解電解質(zhì)水溶液的類型總結(jié)1．利用圖中裝置分別電解Na2SO4溶液、NaOH溶液和稀硫酸能產(chǎn)生裝置中的現(xiàn)象嗎？為什么？2．利用圖中裝置分別電解飽和NaCl溶液、NaNO3溶液產(chǎn)生的現(xiàn)象相同嗎？為什么？（二）規(guī)律與方法：1.電解類型類型電極反應(yīng)特點(diǎn)例子實(shí)際電解對(duì)象電解質(zhì)濃度溶液pH電解質(zhì)溶液復(fù)原電解電解質(zhì)型電解質(zhì)的離子放電HClHCl減少增大加HClCuCl2CuCl2減少加CuCl2電解水型陽極OH－放電，陰極H＋放電NaOHH2O增大增大加H2OH2SO4H2O增大減小加H2ONa2SO4，KNO3H2O增大不變加H2O放出氫氣生成堿型陰極H＋放電NaCl電解質(zhì)和水部分離子濃度減少增大加HClKBr加HBr放出氧氣生成酸型陽極OH－放電AgNO3電解質(zhì)和水部分離子濃度減少減小加Ag2OCuSO4加CuO2.燃料電池名稱電解質(zhì)電極反應(yīng)和總反應(yīng)氫氧燃料電池KOH正極：O2＋4e－＋2H2O=4OH－負(fù)極：2H2－4e－＋4OH－=4H2O總反應(yīng)：2H2＋O2=2H2OH2SO4正極：O2＋4e－＋4H＋=2H2O負(fù)極：2H2－4e－=4H＋總反應(yīng)：2H2＋O2=2H2O甲烷燃料電池KOH正極：2O2＋4H2O＋8e－=8OH－負(fù)極：CH4＋10OH－－8e－=COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))＋7H2O總反應(yīng)：CH4＋2O2＋2KOH=K2CO3＋3H2O甲醇燃料電池KOH正極：3O2＋6H2O＋12e－=12OH－負(fù)極：2CH3OH＋16OH－－12e－=2COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))＋12H2O總反應(yīng)：2CH3OH＋3O2＋4KOH=2K2CO3＋6H2O肼燃料電池KOH正極：O2＋2H2O＋4e－=4OH－負(fù)極：N2H4＋4OH－－4e－=N2＋4H2O總反應(yīng)：N2H4＋O2=N2＋2H2O（三）深度剖析：1.“三步法”書寫燃料電池電極反應(yīng)式2.電解的相關(guān)計(jì)算（1）計(jì)算方法有關(guān)電解的計(jì)算通常是求電解后某產(chǎn)物的質(zhì)量、氣體的體積、某元素的化合價(jià)、元素的相對(duì)原子質(zhì)量、溶液的pH及物質(zhì)的量濃度等。不論哪種計(jì)算，均可概括為下列三種方法：電子守恒計(jì)算用于串聯(lián)電路，通過陰、陽兩極的電量相同等類型的計(jì)算，其依據(jù)是電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相等總反應(yīng)式計(jì)算先寫出電極反應(yīng)式，再寫出總反應(yīng)式，最后根據(jù)總反應(yīng)式列比例式計(jì)算關(guān)系式計(jì)算根據(jù)得失電子守恒關(guān)系建立已知量與未知量之間的橋梁，建立計(jì)算所需要的關(guān)系式（2）等量關(guān)系(1)電解池中陽極失去的電子總數(shù)＝陰極得到的電子總數(shù)。(2)當(dāng)電流通過一個(gè)或多個(gè)串聯(lián)的電解池時(shí)，它們皆處于同一閉合電路中，所以各池的電流強(qiáng)度相等，同一時(shí)間內(nèi)通過的電子的物質(zhì)的量相等。(3)常見電化學(xué)計(jì)算的對(duì)應(yīng)關(guān)系：H2～Cl2～eq\f(1,2)O2～Cu～2Ag～2H＋～2OH－。如電解池中析出氣體時(shí)，在同溫同壓下析出各氣體的物質(zhì)的量之比為n(H2)∶n(Cl2)∶n(O2)＝1∶1∶?！镜淅?1】（2023春·河南鄭州·高一統(tǒng)考期末）鄭州宇通客車股份制造的氫燃料電池客車是北京冬奧會(huì)體育賽事用車之一，其反應(yīng)原理如下圖。下列說法正確的是A．電極a是負(fù)極 B．陰離子移向電極bC．離子導(dǎo)體可以選擇蔗糖溶液 D．電子由電極b沿導(dǎo)線移向電極a【典例02】（2021春·河南·高一統(tǒng)考期末）聯(lián)氨也叫肼，是重要的火箭燃料，可以在氧氣中燃燒生成氮?dú)夂退?，利用肼、氧氣與KOH溶液可組成堿性燃料電池。下列說法錯(cuò)誤的是A．肼的電子式為：B．肼燃料電池總反應(yīng)方程式為：C．電解質(zhì)溶液中，向負(fù)極移動(dòng)D．負(fù)極的電極反應(yīng)式為：1．（2021春·河南新鄉(xiāng)·高二校聯(lián)考期末）硫化氫空氣質(zhì)子交換膜燃料電池實(shí)現(xiàn)了發(fā)電、環(huán)保的有效結(jié)合，已知2H2S(g)+O2(g)=S2(s)+2H2O(l)△H=632kJ/mol，下列說法正確的是A．電極a發(fā)生反應(yīng)為還原反應(yīng)B．標(biāo)準(zhǔn)狀況下，每2S參與反應(yīng)，有1molH+經(jīng)固體電解質(zhì)膜進(jìn)入正極區(qū)C．當(dāng)電極a的質(zhì)量增加64g時(shí)，電池內(nèi)部釋放632kJ的熱能D．電極b上發(fā)生的電極反應(yīng)為O2+2H2O+4e=4OH2．（2020秋·河南·高二校聯(lián)考階段練習(xí)）一種利用藍(lán)綠藻制氫貯氫及氫氣應(yīng)用的圖示如圖。下列說法正確的是（

）A．能量的轉(zhuǎn)化方式只有2種B．氫氣液化過程吸收能量C．藍(lán)綠藻分解水產(chǎn)生H2，同時(shí)釋放能量D．能量利用率：燃料電池比H2直接燃燒高3．（2021秋·河南駐馬店·高三校聯(lián)考階段練習(xí)）甲醇燃料電池可使用于筆記本電腦、汽車等。它在一極通入甲醇，另一極通入氧氣，電解質(zhì)是質(zhì)子交換膜，它能傳導(dǎo)氫離子。電池工作時(shí)，甲醇被氧化為二氧化碳和水。下列敘述中，不正確的是A．電池的總反應(yīng)是2CH3OH+3O2=2CO2+4H2OB．負(fù)極的反應(yīng)是CH3OH+H2O=CO2+6H++6eC．正極的反應(yīng)是O2+2H2O+4e=4OHD．電池工作時(shí)，H+移向正極4．（2022秋·河南洛陽·高一宜陽縣第一高級(jí)中學(xué)?？茧A段練習(xí)）如圖所示是一種酸性燃料電池酒精檢測(cè)儀，具有自動(dòng)吹氣流量偵測(cè)與控制的功能，適合進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)酒精檢測(cè)，下列說法不正確的是A．電流由O2所在的鉑電極經(jīng)外電路流向另一電極B．該電池的正極反應(yīng)式為：O2+4e+4H+=2H2OC．該電池的負(fù)極反應(yīng)式為：CH3CH2OH+3H2O12e=2CO2↑+12H+D．微處理器通過檢測(cè)電流大小而計(jì)算出被測(cè)氣體中酒精的含量5．（2023春·河南安陽·高一統(tǒng)考期末）用CH4和O2組合形成的質(zhì)子(H+)交換膜燃料電池的結(jié)構(gòu)如圖所示，下列說法錯(cuò)誤的是A．電流通過外電路從d極流向c極B．電極c的電極反應(yīng)式為CH48e+2H2O=CO2+8H+C．b氣體為O2D．若電路中轉(zhuǎn)移2mol電子，則該燃料電池理論上消耗的O2在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為6．（2021秋·河南南陽·高三統(tǒng)考期中）以KOH溶液為離子導(dǎo)體，分別組成CH3OH—O2、N2H4—O2、(CH3)2NNH2—O2清潔燃料電池，下列說法錯(cuò)誤的是A．放電過程中，K+均向正極移動(dòng)B．放電過程中，N2H4—O2燃料電池的KOH物質(zhì)的量不變，(CH3)2NNH2—O2燃料電池的KOH物質(zhì)的量減小C．消耗等質(zhì)量燃料，(CH3)2NNH2—O2燃料電池的理論放電量最大D．消耗1molO2時(shí)，理論上N2H4—O2燃料電池氣體產(chǎn)物的體積在標(biāo)準(zhǔn)狀況下為7．（2023春·河南濮陽·高一濮陽一高?？茧A段練習(xí)）氫燃料電池被譽(yù)為氫能源汽車心臟。某種氫燃料電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖，下列說法不正確的是A．a(chǎn)處通入氫氣B．電池每消耗11．2L氫氣，電路中通過的電子為C．右側(cè)的電極反應(yīng)式為：D．右側(cè)電極為電池的負(fù)極8．（2023春·河南鄭州·高一河南省實(shí)驗(yàn)中學(xué)?？计谥校┫铝嘘P(guān)于四種電池的敘述正確的是A．電池Ⅰ中電子的流向：稀硫酸B．電池Ⅱ中石墨棒上發(fā)生還原反應(yīng)，鋅筒會(huì)變薄C．電池Ⅲ是二次電池，充電時(shí)電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能D．電池Ⅳ中正極的電極反應(yīng)式：O2+2H2O+4e=4OH1．（2021·河南·統(tǒng)考三模）目前，某研究團(tuán)隊(duì)對(duì)基催化劑光催化還原轉(zhuǎn)化為燃料甲醇(原理如圖所示)進(jìn)行研究，取得了大成果。下列說法正確的是A．CB極的電勢(shì)低于VB極的電勢(shì)B．CB極發(fā)生的反應(yīng)是C．光照下基產(chǎn)生電子D．總反應(yīng)式為2．（2021·河南·統(tǒng)考一模）熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)是由多孔陶瓷NiO陰極、多孔陶瓷電解質(zhì)(熔融堿金屬碳酸鹽)隔膜、多孔金屬Ni陽極、金屬極板構(gòu)成的燃料電池。工作時(shí)，該電池的陰極(正極)反應(yīng)為O2+2CO2+4e=2CO，下列有關(guān)說法中錯(cuò)誤的是A．該電池較高的工作溫度加快了陰、陽極的反應(yīng)速率B．該類電池的H2不能用CO、CH4等替代C．該電池工作時(shí)，要避免H2、O2的接觸D．放電時(shí)，陽極(負(fù)極)反應(yīng)式為2H2+2CO4e=2CO2+2H2O3．（2019·河南安陽·統(tǒng)考一模）下圖是一種微生物燃料電池的工作原理示意圖，工作過程中必須對(duì)某室進(jìn)行嚴(yán)格密封。下列有關(guān)說法錯(cuò)誤的是A．a(chǎn)極的電極反應(yīng)式為B．若所用離