化學(xué)反應(yīng)與電能第4課時(shí)第一節(jié)

化學(xué)反應(yīng)與能量變化3、燃料電池

燃料電池將燃料的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能，避免了燃料燃燒轉(zhuǎn)化為熱能，再轉(zhuǎn)化為電能過(guò)程中的能量損失，能量轉(zhuǎn)化率高。燃料電池不是把還原劑、氧化劑物質(zhì)全部貯藏在電池內(nèi)，而是在工作時(shí)，不斷從外界輸入，同時(shí)將電極反應(yīng)產(chǎn)物不斷排出電池。

燃料電池：氫氧燃料電池，電解質(zhì)溶液為30%的氫氧化鉀溶液.

負(fù)極：正極：總反應(yīng)式：

2H2+O2=2H2O特點(diǎn)：

高效,環(huán)境污染少,外加設(shè)備供給氧化劑負(fù)極：通入燃料的一極；正極：通入氧化劑的一極。

O2+4e-+2H2O=4OH-2H2–4e-+4OH-=4H2O【注意】O2-在水溶液中不能單獨(dú)存在，酸性溶液中與H+結(jié)合生成水；在堿性或中性溶液中與H2O結(jié)合生成OH-介質(zhì)電池反應(yīng)：2H2+O2

=2H2O酸性負(fù)極正極中性負(fù)極

正極堿性負(fù)極正極熔融態(tài)金屬氧化物負(fù)極正極2H2-4e-=4H+

O2+4e-

+2H2O=4OH-2H2-4e-=4H+

O2+4e-

+4H+

=4H2O2H2-4e-

+4OH-=4H2OO2+4e-+2H2O=4OH-（1）氫氧燃料電池【模型構(gòu)建】燃料電池電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)（1）列物質(zhì)，標(biāo)得失（2）看環(huán)境，配守恒（3）兩式加，驗(yàn)總式---直接法2H2-4e-+2O2-＝2H2OO2+4e-＝2O2-

例2、(雙選)2012年的倫敦奧運(yùn)會(huì)有多個(gè)環(huán)保亮點(diǎn)，其中之一就是投入使用綠色能源的氫燃料電池出租車(chē)。已知某種汽車(chē)裝著“綠色心臟”——質(zhì)子交換膜燃料電池，其工作原理如下圖所示。下列敘述中不正確的是

()。AC(-)(+)（2）甲烷燃料電池（電解質(zhì)溶液為H2SO4

溶液）負(fù)極：正極：總反應(yīng)：CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O2O2+4H2O+8e-=8OH-CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2OCH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O電解質(zhì)溶液為KOH溶液

負(fù)極：正極：總反應(yīng)：2O2+8e-+8H+=4H2OCH4+2H2O-8e-=CO2+8H+CH4+2O2=CO2+2H2O【注意】＋4價(jià)的C在酸性溶液中以CO2形式存在，在堿性溶液中以CO32-形式存在。1、寫(xiě)總反應(yīng)式：總反應(yīng)式就是燃料燃燒的化學(xué)方程式（注意：在堿性介質(zhì)中CO2繼續(xù)與堿反應(yīng)生成CO32-）3、寫(xiě)負(fù)極反應(yīng)式，總反應(yīng)式-正極反應(yīng)式=負(fù)極反應(yīng)式2、寫(xiě)正極反應(yīng)式:

基礎(chǔ)反應(yīng):O2+4e-=2O2-電解質(zhì)正極反應(yīng)酸性堿性（或中性）固體氧化鋯-氧化釔熔融碳酸鹽O2+4H++4e-=2H2OO2+2H2O+4e-=4OH-O2+4e-=2O2－

O2+4e-+2CO2＝2CO32-【模型構(gòu)建】燃料電池電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)技巧---加減法例3、電化學(xué)氣敏傳感器可用于監(jiān)測(cè)環(huán)境中NH3的含量，其工作原理示意圖如下，完成填空：(1)O2在電極b上發(fā)生_____反應(yīng)；(2)溶液中OH-向電極___移動(dòng)；(3)反應(yīng)消耗的NH3與O2的物質(zhì)的量之比為_(kāi)___；(4)正極反應(yīng)式為：____________________________；(5)負(fù)極反應(yīng)式為：____________________________；還原a4:32NH3-6e-

+6OH-

=N2

+6H2OO2+4e-

+2H2O

=4OH-(-)(+)例4、(北京卷節(jié)選)通過(guò)NOx傳感器可監(jiān)測(cè)NOx的含量，其工作原理示意圖如下：①Pt電極上發(fā)生的是________反應(yīng)(填“氧化”或“還原”)。②寫(xiě)出NiO電極的電極反應(yīng)式：_____________________________。還原NO＋O2－－2e－=NO2例5、熔融鹽燃料電池具有高的發(fā)電效率,因而受到重視.可用Li2CO3和Na2CO3的熔融鹽混合物用電解質(zhì),CO為陽(yáng)極燃?xì)?空氣與CO2的混合氣為陰極助燃?xì)?制得在6500℃下工作的燃料電池,完成有關(guān)的電池反應(yīng)式:負(fù)極反應(yīng)式:

,正極反應(yīng)式:

O2