高三化学上学期燃料电池复习专题
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高三化学电池知识点复习一1、燃料电池:是使燃料与氧化剂反应直接产生电流的一种原电池2、电极反应:一般燃料电池发生的电化学反应的最终产物与燃烧产物相同,可根据燃烧反应写出总的电池反应,但不注明反应的条件。
,负极发生氧化反应,正极发生还原反应,不过要注意一般电解质溶液要参与电极反应。
以氢氧燃料电池为例,铂为正、负极,介质分为酸性、碱性和中性。
当电解质溶液呈酸性时:负极:2H2-4e=4H+ 正极:O2+4 e 4H+ =2H2O当电解质溶液呈碱性时:负极: 2H2+4OH-4e=4H2O 正极:O2+2H2O+4 e=4OH另一种燃料电池是用金属铂片插入KOH溶液作电极,又在两极上分别通甲烷燃料和氧气氧化剂。
电极反应式为:负极:CH4+10OH--8e = +7H2O; 正极:4H2O+2O2+8e =8OH。
电池总反应式为:CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O二1、电解池:2外加直流电通过电解质溶液而在阴阳两极引起氧化还原反应被动的不是自发的的过程3、放电:当离子到达电极时,失去或获得电子,发生氧化还原反应的过程。
4、电子流向:电源负极—电解池阴极—离子定向运动电解质溶液—电解池阳极—电源正极5、电极名称及反应:阳极:与直流电源的阴极:与直流电源的6、电解CuCl2溶液的电极反应:阳极: 2Cl- -2e-=Cl2 氧化阴极: Cu2++2e-=Cu还原总反应式: CuCl7、电解本质:电解质溶液的导电过程,就是电解质溶液的电解过程三1、二次电池:放电后可以再充电使活性物质获得再生,可以多次重复使用,又叫充电电池或蓄电池。
2、电极反应:铅蓄电池放电:负极铅:Pb+SO2-4-2e=PbSO4↓正极氧化铅: PbO2+4H++SO2-4+2e=PbSO4↓+2H2充电:阴极: PbSO4+2H2O-2e =PbO2+4H++SO2-4 阳极: PbSO4+2e =Pb+SO2-4两式可以写成一个可逆反应: PbO2+Pb+2H2SO42PbSO4↓+2H2O3、目前已开发出新型蓄电池:银锌电池、镉镍电池、氢镍电池、锂离子电池、聚合物锂离子电池感谢您的阅读,祝您生活愉快。
燃料电池书写燃料电池电极反应式一般分为三步:第一步,先写出燃料电池的总反应方程式;第二步,再写出燃料电池的正极反应式;第三步,在电子守恒的基础上用燃料电池的总反应式减去正极反应式即得到负极反应式。
1、燃料电池总反应方程式的书写因为燃料电池发生电化学反应的最终产物与燃料燃烧的产物相同,可根据燃料燃烧反应写出燃料电池的总反应方程式,但要注意燃料的种类。
若是氢氧燃料电池,其电池总反应方程式不随电解质的状态和电解质溶液的酸碱性变化而变化,即2H2+O2=2H2O。
若燃料是含碳元素的可燃物,其电池总反应方程式就与电解质的状态和电解质溶液的酸碱性有关,如甲烷燃料电池在酸性电解质中生成CO2和H2O,即CH4+2O2=CO2+2H2O;在碱性电解质中生成CO32-离子和H2O,即CH4+2OH-+2O2=CO32-+3H2O。
2、燃料电池正极反应式的书写因为燃料电池正极反应物一律是氧气,正极都是氧化剂氧气得到电子的还原反应,所以可先写出正极反应式,正极反应的本质都是O2得电子生成O2-离子,故正极反应式的基础都是O2+4e-=2O2-。
正极产生O2-离子的存在形式与燃料电池的电解质的状态和电解质溶液的酸碱性有着密切的关系。
这是非常重要的一步。
现将与电解质有关的五种情况归纳如下。
⑴电解质为酸性电解质溶液(如稀硫酸)在酸性环境中,O2-离子不能单独存在,可供O2-离子结合的微粒有H+离子和H2O,O2-离子优先结合H+离子生成H2O。
这样,在酸性电解质溶液中,正极反应式为O2+4H++4e-=2H2O。
⑵电解质为中性或碱性电解质溶液(如氯化钠溶液或氢氧化钠溶液)在中性或碱性环境中,O2-离子也不能单独存在,O2-离子只能结合H2O生成OH-离子,故在中性或碱性电解质溶液中,正极反应式为O2+2H2O +4e-=4OH-。
⑶电解质为熔融的碳酸盐(如Li2CO3和Na2CO3熔融盐混和物)在熔融的碳酸盐环境中,O2-离子也不能单独存在,O2-离子可结合CO2生成CO32-离子,则其正极反应式为O2+2CO2 +4e-=2CO32-。
教学设计【课后作业】1. (2005广东)一种新型燃料电池,一极通入空气,另一极通入丁烷气体;电解质是掺杂氧化钇(Y2O3)的氧化锆(ZrO2)晶体,在熔融状态下能传导O 2-。
下列对该燃料电池说法正确的是 ( )A . 在熔融电解质中,O 2-由负极移向正极B . 电池的总反应是:2C 4H 10+13O 2 = 8CO 2+10H 2OC . 通入空气的一极是正极,电极反应为:O 2+4e -=2O 2-D . 通入丁烷的一极是正极,电极反应为:2C 4H 10+26e -+13O 2-=4CO 2+5H 2O 2.. (2006广东模拟)乙醇等物质在氧气中燃烧时的化学能直接转化为电能的装置叫燃料电池。
燃料电池的基本组成为电极、电解质、燃料和氧化剂。
此种电池能量利用率可高达80%(一般柴油发电机只有40%左右),产物污染也少。
下列有关燃料电池的说法错误的是( )A .上述燃料电池的负极反应材料是氢气、甲烷、乙醇等物质B.氢氧燃料电池常用于航天飞行器,原因之一是该电池的产物为水,经过处理之后可供宇航员使用C.乙醇燃料电池的电解质常用KOH,该电池的总反应方程式为:C2H5OH+3O2=2CO2+3H2OD.氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源。
3. 【2000江苏】熔融盐燃料电池具有高的发电效率,因而受到重视,可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混和物作电解质,CO为负极燃气,空气与CO2的混和气为正极助燃气,制得在650℃下工作的燃料电池。
完成有关的电池反应式:负极反应式:2CO+2CO32--4e-=4CO2总电池反应式:正极反应式:答案:1.BC 2.B 3.2CO+O2=2CO2 O2+2 CO2 +4e-=2CO32-高三化学专题复习课-《燃料电池》学案【液态燃料电池】【变式练习】一般说来,根据一个氧化还原反应便可以设计一个电池。
例如,某种燃料电池的总反应式是CH4+2O2+2OH-== CO32-+3H2O。
2020届高三化学一轮复习——各种各样的“燃料电池”专题训练(有答案和详细解析)一、选择题1.某航空站安装了一台燃料电池,该电池可同时提供电和水蒸气。
所用燃料为氢气,电解质为熔融的碳酸钾。
已知该电池的总反应为2H 2+O 2===2H 2O ,正极反应为O 2+2CO 2+4e -===2CO 2-3,则下列推断正确的是( )A .负极反应为H 2+2OH --2e -===2H 2OB .该电池可在常温或高温时进行工作,对环境具有较强的适应性C .该电池供应2 mol 水蒸气,同时转移2 mol 电子D .放电时负极有CO 2生成 答案 D解析 由总反应式减去正极反应式得到负极反应式:2H 2+2CO 2-3-4e -===2H 2O +2CO 2,则可判断负极有CO 2生成,A 项错误,D 项正确;该电池使用的电解质是熔融的碳酸钾,在常温下无法工作,B 错误;该电池供应2 mol 水蒸气时,转移的电子为4 mol ,C 错误。
2.一种新型燃料电池,以镍板为电极插入KOH 溶液中,分别向两极通入乙烷(C 2H 6)和氧气,其中某一电极反应式为C 2H 6+18OH --14e -===2CO 2-3+12H 2O 。
有关此电池的推断不正确的是( ) A .通入氧气的电极为正极B .参加反应的O 2与C 2H 6的物质的量之比为7∶2 C .放电一段时间后,KOH 的物质的量浓度将下降D .放电一段时间后,正极区附近溶液的pH 减小 答案 D解析 A 项,通入乙烷的一极为负极,通入氧气的一极为正极,正确;B 项,1 mol 乙烷参与反应时转移14 mol 电子,则参与反应的氧气的量为14 mol 4=72 mol ,正确;C 项,根据电极反应式或总反应方程式可知,氢氧化钾被消耗,正确;D 项,放电时正极产生OH -,则pH 增大,错误。
3.关于如图微生物燃料电池结构示意图的说法:①微生物促进了电子的转移 ②微生物所在电极区放电时发生还原反应 ③放电过程中,H +从正极区移向负极区 ④正极反应式为:MnO 2+4H ++2e -===Mn 2++2H 2O ,正确的是( )A.④B.①③C.①④D.②③答案C解析①在微生物作用下C m(H2O)n转化为CO2促进电子的转移,正确;②微生物在右侧,右侧电极为电源的负极,所以微生物所在电极区放电时发生氧化反应,错误;③根据电流的方向,放电过程中,H+从负极区移向正极区,错误;④电池左侧为电池的正极区,MnO2在H+条件下发生得电子反应,所以正极反应式为:MnO2+4H++2e-===Mn2++2H2O,正确。
高考燃料电池知识点随着能源危机日益突显和环境污染日益恶化,人们对清洁能源的需求变得越来越迫切。
燃料电池作为一种高效、清洁的能源转换技术,逐渐成为人们关注的焦点。
在高考中,燃料电池也成为了重要的考察内容。
本文将就高考燃料电池知识点展开探讨。
燃料电池的基本原理是将燃料和氧气在催化剂的作用下进行氧化还原反应,通过产生电流来供应电力。
以氢燃料为例,氢气在阳极(Anode)被催化剂分解成质子和电子,质子穿过质子交换膜(PEM)进入阴极(Cathode),电子则通过外部回路流向阴极,形成电流。
在阴极处,质子和电子再与氧气发生还原反应生成水,释放出能量。
燃料电池通过这种方式将化学能转化为电能。
在高考中,和燃料电池相关的知识点主要包括燃料、电解质、催化剂等方面。
首先,我们来看看常用的燃料种类。
目前常见的燃料包括氢气、甲醇和乙醇等。
其中,氢气作为最干净的燃料,被广泛应用于燃料电池中。
其次,电解质的选择也至关重要。
高考中,常见的电解质有固体氧化物燃料电池(SOFC)中的氧化锆、电解质膜燃料电池(PEMFC)中的质子交换膜等。
电解质的选择直接影响到燃料电池的性能和稳定性。
最后,催化剂是燃料电池反应过程中的关键组成部分。
如铂、钯等催化剂能够显著提高氢气的氧化速率,提高燃料电池的效率。
除了这些基础知识点,高考中还可能涉及一些与燃料电池相关的专业术语和应用场景。
例如,高考题可能会涉及到燃料电池的工作温度范围。
燃料电池需要在一定的温度范围内工作,过高或过低的温度都会对燃料电池的性能产生不利影响。
此外,高考还可能考察燃料电池的应用领域,例如交通运输、储能、移动电源等。
对于不同的应用领域,燃料电池的设计和使用条件也会有所不同。
在高考中,理解燃料电池的基本原理和关键技术是解题的关键。
同时,了解燃料电池的应用前景和现实意义,对于提高解题的深度也是至关重要的。
燃料电池作为一种能够解决能源和环境问题的主流技术,具有巨大的发展潜力。
在未来,燃料电池有望成为能源领域的重要组成部分,推动能源结构转型和可持续发展。
高三化学攻关三十六法之——燃料电池1燃料电池两电极都不参加反应,反应的是通到电极上的燃料和氧气,电极反应式的书写有难度。
●难点磁场请试做以下题目,然后自我界定学习本篇是否需要。
熔融盐燃料电池具有高的发电效率,因而受到重视,可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质,CO为阳极燃气,空气与CO2的混合气为阴极助燃气,制得在650 ℃下工作的燃料电池,完成有关的电池反应式:负极反应式:2CO+2CO-23−→−4CO2+4e-正极反应式:。
总电池反应式:。
●案例探究[例题]某原电池中盛有KOH浓溶液,假设分不向________(填〝正〞或〝负〞,下同)极通入可燃性气体,向________极通入O2,那么电路中就有电流通过,试完成以下咨询题:命题意图:考查学生书写燃料电池电极反应的能力。
知识依靠:原电池原理和氧化还原反应原理。
错解分析:忽视电解质溶液是KOH溶液,误以为负极能放出酸性气体。
解题思路:燃料电池中,负极通入的气体具有可燃性,在反应中失去电子,被氧化到较高价态:氢元素将被氧化到最高价:+1价,在碱性溶液中产物不是H+,而是H2O——H+与OH-结合的产物。
H2S中硫元素,含碳物质中的碳元素将被氧化到+4价,而+4价的硫(或+4价的碳)又不能单独存在,在其常见形式SO2和SO-23(或CO2和CO-23)中,因周围环境显碱性生成酸性氧化物是不可能的,产物应为SO-23(或CO-23),O2-由谁来提供?明显是OH-,提供O2-后裸离的H+如何办?与不的OH-结合生成H2O。
假设燃料中含有+1价的氢元素,那么它反应前后的价态不变(差不多上+1价),氢元素反应前在含碳燃料中,反应后在生成物水中。
负极电极反应式可依照电荷守恒而配平。
燃料电池中,正极通入的O2得电子被还原,成为O2-。
O2-4e-====2O2-O2-被H2O分子俘获变为OH-:H2O+O2-====2OH-将正、负两极电极反应式叠加,可得电池总反应。
高三化学燃料电池
高三化学燃料电池解题技巧
一、理解燃料电池工作原理
燃料电池是一种将化学能转化为电能的装置,其原理是利用燃料和氧化剂之间的反应产生电流。
常见的燃料电池包括氢氧燃料电池、甲醇燃料电池等。
二、熟悉常见燃料电池电极反应
电极反应是指燃料电池中发生的氧化还原反应,分为正极反应和负极反应。
常见的电极反应有氢氧燃料电池的电极反应和甲醇燃料电池的电极反应。
三、分析燃料电池反应方程式
燃料电池的反应方程式是正极反应和负极反应的加和,通过分析反应方程式可以判断燃料电池的产物和能量转化效率。
四、判断燃料电池正负极
燃料电池的正极和负极是根据电极上发生的反应类型来划分的。
正极发生还原反应,负极发生氧化反应。
在判断时要根据反应类型及参与反应的物质来判断。
五、掌握燃料电池电极反应式的书写技巧
书写电极反应式时,要遵循原子守恒、电子守恒及电荷守恒,同时要根据参与反应的物质的状态和浓度等因素进行修正。
六、理解电子移动方向与电流方向的关系
在燃料电池中,电子由负极经外电路流向正极,电流方向与电子移动方向相反,由正极流向负极。
七、掌握电解质溶液中的阴阳离子移动方向
在燃料电池中,电解质溶液中的阴阳离子会向相反的方向移动,阳离子向正极移动,阴离子向负极移动。
八、判断燃料电池能量转化效率
燃料电池的能量转化效率是指化学能转化为电能的效率。
可以通过比较燃料电池产生的电能和燃料完全燃烧释放的能量来进行判断。
九、分析影响燃料电池效率的因素
影响燃料电池效率的因素包括电极材料、电解质类型、温度、压力、气体流速等。
燃料电池高一相关知识点燃料电池是一种能将氢气、天然气、甲醇等燃料与氧气反应产生电能的装置。
燃料电池具有高效、环保、静音等特点,被广泛应用于电动汽车、无人机和家用电力系统等领域。
在高中化学学科中,燃料电池也是一个重要的知识点。
本文将介绍燃料电池的原理、分类以及应用等相关知识。
一、燃料电池的原理燃料电池的基本原理是利用电化学反应转化化学能为电能。
其中最常见的燃料电池是氢气燃料电池,反应方程式如下:2H2 + O2 → 2H2O该反应产生的电子通过外部电路流动,从而产生电能。
同时,氢气和氧气在燃料电池中通过电解质层交流,氢气被氧化为氧化剂(如氧气中的O2-),氧气被还原为还原剂(如氢气中的H+)。
二、燃料电池的分类燃料电池可以根据不同的电解质材料、工作温度和燃料类型进行分类。
1.根据电解质材料的不同,燃料电池可以分为以下几类:(1)质子交换膜燃料电池(PEMFC):采用固体高分子质子交换膜作为电解质。
(2)碱性燃料电池(AFC):采用碱性电解质溶液作为电解质。
(3)磷酸燃料电池(PAFC):采用磷酸溶液作为电解质。
(4)固体氧化物燃料电池(SOFC):采用固体氧化物作为电解质。
2.根据工作温度的不同,燃料电池可以分为以下几类:(1)低温燃料电池(LTFC):工作温度在100℃以下。
(2)中温燃料电池(MTFC):工作温度在100℃-300℃之间。
(3)高温燃料电池(HTFC):工作温度在500℃以上。
3.根据燃料类型的不同,燃料电池可以分为以下几类:(1)氢气燃料电池(HFC):以氢气为燃料。
(2)甲醇燃料电池(MFC):以甲醇为燃料。
(3)乙醇燃料电池(EFC):以乙醇为燃料。
(4)天然气燃料电池(NGFC):以天然气为燃料。
三、燃料电池的应用目前,燃料电池在多个领域得到广泛应用。
1.交通工具:燃料电池被用于电动汽车以及无人机等交通工具中,取代传统的燃油发动机,以实现零排放和低噪音运行。
2.家用电力系统:燃料电池被应用于家庭能源系统中,可以为家庭供应电力和热能,提供清洁而稳定的能源。
2022届高三化学一轮复习燃料电池必刷卷一、选择题(共16题)1.直接碳燃料电池(DCFC)是一种以固体碳(煤、石墨、活性炭等)为原料的燃料电池,是一种具有现实意义的节能减排新技术,如图是一种DCFC的结构示意图。
下列有关法不正确的是()=3CO2A.负极的电极反应为:C-4e-+2CO23B.若电子由电极a沿导线经负载流向电极b,则入口A加入的物质为固体碳C.DCFC与煤直接燃烧发电能量的利用率相同D.放电过程中放出标准状况下CO211.2L时转移2mol电子2.利用膜技术原理和电化学原理制备少量硫酸和绿色硝化剂N2O5,装置如图,下列说法正确的是()A.电极b反应式是O2+4e-+2H2O=4OH-B.甲中每消耗64gSO2,乙中有1molH+通过隔膜C.每转移2mol电子,生成2molN2O5和1molH2SO4D.c电极反应式为N2O4-2e-+H2O=N2O5+2H+3.一种微生物燃料电池如图所示,下列关于该电池说法正确的是()A.a电极为正极,发生还原反应B.H+由右室通过质子交换膜进入左室C .当b 电极上产生lmolN 2时,溶液中将有l0mole —通过D .b 电极反应式为:2NO -3+10e —+12H +=N 2↑+6H 2O4.设A N 为阿伏加德罗常数的值,下列叙述正确的是()A .0.5mol 己烯和苯混合液体中氢原子数为4.5A NB .2mol 2N 与7mol 2H 充分反应生成3NH 的分子数为4A NC .甲烷燃料电池的外电路转移8A N 个电子,消耗标况下的甲烷气体11.2LD .都含A N 个硫原子的固态硫、气态硫分别与过量氧气完全反应,后者放出能量多5.据报道,用甲酸提供氢气的燃料电池由瑞士科技工作者开发成功。
燃料电池包括两个部分:甲(HYFORM)中使用钌(Ru)基催化剂从甲酸中产生氢气;乙(PEMFC)是以NaOH 为电解质的氢氧燃料电池。
装置的原理示意图如图。