人教版高中化学选修4第四章《燃料电池》课件
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__O__2+_4_e_-+_2_H_2_O_=_4_O_H__- _________________，总反 应为__C_H_4_+_2_O_2_+_2_K_O_H_=_K__2C_O__3+_3_H_2_O__。
思考与交流4:
1、燃料电池负极通入什么气体？ 2、正极通入什么气体？不同燃料电池（相同电解质）正极反应是 否有什么不同、 3、总反应的本质反应实际相当于什么反应，怎么写？ 4、影响电极反应的主要是什么？ 燃料电池解题规律：
负极
【盐桥的作用】
盐桥(KCl)
e-→ ←I
形成通路导电 平衡电荷
×
Zn
Cu
正极
Zn-2e- =Zn2+ 氧化反应
ZnSO4
半电池反应
CuSO4
Zn+Cu2+= Zn2+ +Cu
Cu2++2e- =Cu 还原反应 半电池反应
原电池原理（负氧正还）
• 原电池的两极的材料
• 负极:活泼金属为负极
• 正极：活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极；
A 的是（ ） A、氢氧燃料电池直接把热能转化为电能 B、电子从负极出发，沿导线流向正极 C、负极反应式为H2+2OH--2e- =2H2O D、电解质 KOH的物质的量不发生变化
2、乙醇燃料电池中采用磺酸类质子溶剂,在200 ℃左右时供电,电 池总反应式为C2H5OH+3O2==2CO2+3H2O,电池示意图如下,下列
燃料电池
介质
电池反应： 2H2 +Ｏ２ = 2H2O
酸性 碱性
负极
正极 负极 正极
2H2 - 4e- = 4H+ O2 + 4H+ + 4e-= 2H2O 2H2 +4OH-- 4e- = 4H2O O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-
迁移运用：
若为固体电解质，电极反应如何书写？
固体燃料电池
同济大学研制的燃料电池汽车－超越3 号
神舟六号燃料电池发电系统 神舟六号燃料电池发电系统
复习巩固
根据氧化还原反应Zn+Cu2+=Zn2++Cu （1）画出Cu-Zn-CuSO4原电池装置图(双液原电池） （2）标上正负极 （3）标上电子流动方向、离子的移动方向。 （4）写出电极反应式，总电极反应式。
酸性电解质： 负极： 2H2-4e-==4H+ 正极： O2+4H++4e-==2H2O 总反应： 2H2+O2==2H2O
优点：能量转换率高、清洁、对环境友好 缺点：体积较大、附属设备较多
思考与交流2：若将电解质溶液改为碱性电解质（如氢氧
化钠），电极反应如何书写？
碱性介质 负极: 2H2-4e-+4OH-==4H2O 正极: O2+2H2O+4e-==4OH总反应: 2H2+O2==2H2O
1、负极通燃料，正极通氧气或其他氧化剂。 2、总反应就是燃烧反应(注意电解质的影响）
3、不同电解质对电极反应的影响。
4、运用守恒观（方程式配平的思想）和微粒观（从微粒角 度分析，如＋4价的C在酸性溶液中以CO2形式存在，在碱性 溶液中以CO32－形式存在）思考问题。
课堂达标
1、氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装 置。关于以KOH为电解质的氢氧燃料电池叙述错误
介质
电池反应： 2H2 +Ｏ２ = 2H2O
负极
2H2 - 4e- +2O2－= 2H2O
正极
O2 + 4e-= 2O2－
负极
2H2 - 4e- = 4H+
正极
O2 + 4H+ + 4e-= 2H2O
思考与交流3：
同样是氢氧燃料电池为什么反应不同，主要是什么影响的？
电解质溶液中不同微粒对反应的影Leabharlann Baidu，从微粒观和守恒观的角度思
• 负氧正还
• 负极：氧化反应
失电子
电子流出
阴离子
流向负极
• 正极：还原反应 流向正极
得电子
电子流入
阳离子
• 据现象判断
• 质量减少的一极为负极，
• 增重或者有气泡放出的一极为正极.
大有发展前景的燃料电池
• 燃料电池是利用氢气、天然气CH4、甲醇CH3OH等燃料 与氧气或空气进行电化学反应时释放出来的化学能直接转 化成电能的一类原电池。目前燃料电池的能量转化率可达 近80%，约为火力发电的2倍。这是因为火力发电中放出的 废热太多。燃料电池的噪声及硫氧化物、氮氧化物等废气 污染都接近零；燃料电池发明于19世纪30年代末，经反复 试验、改进，到20世纪60年代进入实用阶段。
下面我们通过小组实验来探究氢氧燃料电池。
注意：1、制氢瓶中的液体严禁流入电池内。 2、注意安全问题 3、仔细观察现象，如实记录。
思考与交流1
1、运用原电池原理小组交流来描述氢氧燃料电池的工作原理。 2、书写氢氧燃料电池的电极反应和总反应。 3、燃料电池的优点和缺点。
写出燃料电池电极反应
氢氧燃料电池
考问题（既配平时缺电荷要补充电解质中存在的微粒）
若将氢气换成甲烷，写出各电极的电极反应
典型例题
将铂丝插入KOH溶液作电极，然后向两个电极 上分别通入甲烷和氧气，可以形成原电池，由 于发生的反应类似于甲烷的燃烧，所以称作燃 料电池，根据两极上反应的实质判断，通入甲 烷的一极为___负_，极 这一极的电极反应为 _C_H_4_-8_e_-+_1_0_O_H_-=_C_O_3_2-_+_7H_2_O；通入氧气的一极为 __正__极___，电极反应为
发展的环境和动力发生深刻变化。”
我国新能源汽车发展迅速，2 月 1 日，比亚迪在媒体答谢会上宣布了 2018 年的纯电 动新车计划
使用氢氧燃料电池动力 的法国产标致TAXI
使用氢氧燃料电池动力 的法国产标致TAXI
我国自主研发的燃料电池车
我国自主研发的燃料电池车
同济大学研制的燃料电池汽车－超越3 号
说法中正确的是( B )
A.电池工作时,质子向电池的负极迁移 B.电池工作时,电流由b极沿导线流向a极 C.a极上发生的电极反应是C2H5OH+3H2O+12e-==2CO2+12H+ D.b极上发生的电极反应是2H2O+O2+4e-==4OH-
3 以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如图所示。
化学人教版选修四
第四章 电化学基础
燃料电池
工信部副部长辛国斌：“当前，许多国家纷纷调整发展战略，在新能源、智能网联产业加快产业 布局，抢占新一轮制高点，一些国家已经制订了停止生产销售传统能源汽车的时间表。“目前工 信部也启动了相关研究，也将会同相关部门制定我国的时间表，这些举措必将推动我国汽车产业
思考与交流4:
1、燃料电池负极通入什么气体？ 2、正极通入什么气体？不同燃料电池（相同电解质）正极反应是 否有什么不同、 3、总反应的本质反应实际相当于什么反应，怎么写？ 4、影响电极反应的主要是什么？ 燃料电池解题规律：
负极
【盐桥的作用】
盐桥(KCl)
e-→ ←I
形成通路导电 平衡电荷
×
Zn
Cu
正极
Zn-2e- =Zn2+ 氧化反应
ZnSO4
半电池反应
CuSO4
Zn+Cu2+= Zn2+ +Cu
Cu2++2e- =Cu 还原反应 半电池反应
原电池原理（负氧正还）
• 原电池的两极的材料
• 负极:活泼金属为负极
• 正极：活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极；
A 的是（ ） A、氢氧燃料电池直接把热能转化为电能 B、电子从负极出发，沿导线流向正极 C、负极反应式为H2+2OH--2e- =2H2O D、电解质 KOH的物质的量不发生变化
2、乙醇燃料电池中采用磺酸类质子溶剂,在200 ℃左右时供电,电 池总反应式为C2H5OH+3O2==2CO2+3H2O,电池示意图如下,下列
燃料电池
介质
电池反应： 2H2 +Ｏ２ = 2H2O
酸性 碱性
负极
正极 负极 正极
2H2 - 4e- = 4H+ O2 + 4H+ + 4e-= 2H2O 2H2 +4OH-- 4e- = 4H2O O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-
迁移运用：
若为固体电解质，电极反应如何书写？
固体燃料电池
同济大学研制的燃料电池汽车－超越3 号
神舟六号燃料电池发电系统 神舟六号燃料电池发电系统
复习巩固
根据氧化还原反应Zn+Cu2+=Zn2++Cu （1）画出Cu-Zn-CuSO4原电池装置图(双液原电池） （2）标上正负极 （3）标上电子流动方向、离子的移动方向。 （4）写出电极反应式，总电极反应式。
酸性电解质： 负极： 2H2-4e-==4H+ 正极： O2+4H++4e-==2H2O 总反应： 2H2+O2==2H2O
优点：能量转换率高、清洁、对环境友好 缺点：体积较大、附属设备较多
思考与交流2：若将电解质溶液改为碱性电解质（如氢氧
化钠），电极反应如何书写？
碱性介质 负极: 2H2-4e-+4OH-==4H2O 正极: O2+2H2O+4e-==4OH总反应: 2H2+O2==2H2O
1、负极通燃料，正极通氧气或其他氧化剂。 2、总反应就是燃烧反应(注意电解质的影响）
3、不同电解质对电极反应的影响。
4、运用守恒观（方程式配平的思想）和微粒观（从微粒角 度分析，如＋4价的C在酸性溶液中以CO2形式存在，在碱性 溶液中以CO32－形式存在）思考问题。
课堂达标
1、氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装 置。关于以KOH为电解质的氢氧燃料电池叙述错误
介质
电池反应： 2H2 +Ｏ２ = 2H2O
负极
2H2 - 4e- +2O2－= 2H2O
正极
O2 + 4e-= 2O2－
负极
2H2 - 4e- = 4H+
正极
O2 + 4H+ + 4e-= 2H2O
思考与交流3：
同样是氢氧燃料电池为什么反应不同，主要是什么影响的？
电解质溶液中不同微粒对反应的影Leabharlann Baidu，从微粒观和守恒观的角度思
• 负氧正还
• 负极：氧化反应
失电子
电子流出
阴离子
流向负极
• 正极：还原反应 流向正极
得电子
电子流入
阳离子
• 据现象判断
• 质量减少的一极为负极，
• 增重或者有气泡放出的一极为正极.
大有发展前景的燃料电池
• 燃料电池是利用氢气、天然气CH4、甲醇CH3OH等燃料 与氧气或空气进行电化学反应时释放出来的化学能直接转 化成电能的一类原电池。目前燃料电池的能量转化率可达 近80%，约为火力发电的2倍。这是因为火力发电中放出的 废热太多。燃料电池的噪声及硫氧化物、氮氧化物等废气 污染都接近零；燃料电池发明于19世纪30年代末，经反复 试验、改进，到20世纪60年代进入实用阶段。
下面我们通过小组实验来探究氢氧燃料电池。
注意：1、制氢瓶中的液体严禁流入电池内。 2、注意安全问题 3、仔细观察现象，如实记录。
思考与交流1
1、运用原电池原理小组交流来描述氢氧燃料电池的工作原理。 2、书写氢氧燃料电池的电极反应和总反应。 3、燃料电池的优点和缺点。
写出燃料电池电极反应
氢氧燃料电池
考问题（既配平时缺电荷要补充电解质中存在的微粒）
若将氢气换成甲烷，写出各电极的电极反应
典型例题
将铂丝插入KOH溶液作电极，然后向两个电极 上分别通入甲烷和氧气，可以形成原电池，由 于发生的反应类似于甲烷的燃烧，所以称作燃 料电池，根据两极上反应的实质判断，通入甲 烷的一极为___负_，极 这一极的电极反应为 _C_H_4_-8_e_-+_1_0_O_H_-=_C_O_3_2-_+_7H_2_O；通入氧气的一极为 __正__极___，电极反应为
发展的环境和动力发生深刻变化。”
我国新能源汽车发展迅速，2 月 1 日，比亚迪在媒体答谢会上宣布了 2018 年的纯电 动新车计划
使用氢氧燃料电池动力 的法国产标致TAXI
使用氢氧燃料电池动力 的法国产标致TAXI
我国自主研发的燃料电池车
我国自主研发的燃料电池车
同济大学研制的燃料电池汽车－超越3 号
说法中正确的是( B )
A.电池工作时,质子向电池的负极迁移 B.电池工作时,电流由b极沿导线流向a极 C.a极上发生的电极反应是C2H5OH+3H2O+12e-==2CO2+12H+ D.b极上发生的电极反应是2H2O+O2+4e-==4OH-
3 以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如图所示。
化学人教版选修四
第四章 电化学基础
燃料电池
工信部副部长辛国斌：“当前，许多国家纷纷调整发展战略，在新能源、智能网联产业加快产业 布局，抢占新一轮制高点，一些国家已经制订了停止生产销售传统能源汽车的时间表。“目前工 信部也启动了相关研究，也将会同相关部门制定我国的时间表，这些举措必将推动我国汽车产业