1、实验活动实验活动 5 5 制作简单的燃料电池制作简单的燃料电池 实验目的 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。 实验用品 一只 U 形管、两根石墨棒(石墨棒使用前应该经过烘干活化处理)、36 V 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)。 1 mol L 1 Na 2SO4溶液、酚酞溶液。 实验步骤 1电解水。 在 U 形管中注入 1 mol L 1 Na 2SO4溶液， 然后向其中滴加 12 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， 接通直流电源开始电解， 现 象：两极石墨棒均产生气泡，右
2、侧石墨棒附近溶液变红。 2制作一个氢氧燃料电池。 当上述电解过程进行 12 min 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：电流表指针发生偏转。 问题和讨论 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：2H24e =4H 正极：O24e 2H 2O=4OH 总反应式：2H2O2=2H2O 阳极：2H2O4e =O 24H 阴极：4H2O4e =2H 24OH 总反应式：2H2O= 电解 2H2O2 电子流向 负极正极 负极阴极，阳极正极
3、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 1下列关于电解水的实验说法正确的是( ) A为了增加水的导电能力，可以加入氯化钠固体 B电解水阳极生成氧气，电极反应式为 2H2O4e =4HO 2 C阴极区溶液的 pH 不断减小 D在两极滴加酚酞，与电源正极相连的一极显红色 答案 B 解析 A 项， 电解氯化钠溶液会生成氯气； C 项， 阴极区反应为 2H2O2e =2OHH 2， pH 不断增大；D 项，与电源正极相连的为阳极，生成 H ，不显红色。 2下列关于氢氧燃料电池说法正确的是( ) A正极发生氧化反应，负极发生还原反应
4、B若电解质溶液为 H2SO4溶液，硫酸根离子移向正极 C若电解质溶液为 KOH 溶液，随着反应的进行，溶液的 pH 不变 D氢氧燃料电池是一种绿色电池，未来有很大的发展前景 答案 D 3将氢气、甲烷、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物是氢气、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
5、质常用 KOH， 该电池的负极反应为 C2H5OH12e =2CO 23H2O D以 KOH 溶液作为电解质溶液，甲烷燃料电池的正极反应为 O22H2O4e =4OH 答案 C 解析 A 项，燃料电池中，燃料作负极，负极反应物可以是氢气、甲烷、乙醇等物质，正确； B 项， 航天飞行器中氢氧燃料电池的产物是水， 经过处理之后可供宇航员使用， 正确； C 项， 乙醇燃料电池的电解质为 KOH 时，生成的二氧化碳会和其反应生成碳酸盐，负极反应： C2H5OH12e 16OH=2CO2 311H2O，错误；D 项，燃料电池中正极上氧气得电子，在 碱性环境下，正极反应式为 O22H2O4e =4OH，正确。 4乙烯催化氧化成乙醛(CH3CHO)可设计成如图所示的燃料电池，请回答下列问题。 (1)请在装置图标出正、负极和反应物。 (2)分析电池中电子的移动方向：_，电解质溶液中 H 的移动方向：_。 (3)写出此燃料电池的正极反应式：_，总反应式：_ _。 (4)若有 2 mol 乙烯参与反应，理论上转移的电子数为_。 答案 (1) (2)电极 a导线电极 b 从左向右 (3)O24e 4H=2H 2O 2C2H4O2 2CH3CHO (4)4NA