化学选择性必修1第四章 化学反应与电能实验活动5 制作简单的燃料电池教案配套ppt课件

这是一份化学选择性必修1第四章 化学反应与电能实验活动5 制作简单的燃料电池教案配套ppt课件，共15页。PPT课件主要包含了图S5-1，颜色变红，有偏转，播放歌曲，图S5-2，图S5-3，紫色向D处移动等内容，欢迎下载使用。

【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】U形管、石墨棒(石墨棒使用前应该经过烘干活化处理)、3~6 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 ml·L-1 Na2SO4溶液、酚酞溶液。
【实验步骤】1.电解水。在U形管中注入1 ml·L-1 Na2SO4溶液,然后向其中滴入1~2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。如图S5-1,闭合K1,接通直流电源开始电解,与电源负极相连的石墨棒周围溶液　　　　　　　。 
2.制作一个氢氧燃料电池。当上述电解过程进行1~2 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,电流表指针　　　　(或二极管　　　　、音乐盒　　　　　　)。 
【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。
【实验评价】1.燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源。图S5-2为燃料电池的结构示意图,电解质溶液为NaOH溶液,电极材料为疏松多孔的石墨棒。请回答下列问题:(1)若该燃料电池为氢氧燃料电池。①a极通入的物质为　　　　(填物质名称),电解质溶液中的OH-移向　　　　极(填“负”或“正”)。 ②写出此氢氧燃料电池工作时,负极的电极反应式:　　　　　　　　　　　　。 
H2+2OH--2e-=2H2O
[解析] (1)①燃料电池中,负极上失电子发生氧化反应,通入燃料氢气的电极是负极,据图示可知a电极是负极,故a极通入的物质为氢气;原电池中阴离子移向负极,故OH-移向负极;②电解质溶液为NaOH溶液,为碱性环境,故此氢氧燃料电池工作时,负极的电极反应式:H2-2e-+2OH-=2H2O;
②当消耗甲烷33.6 L(标准状况下)时,假设电池的能量转化效率为80%,则导线中转移的电子的物质的量为　　　　ml。 
2.在图S5-3所示的装置中,试管A、B中的电极为多孔的惰性电极;C、D为两个铂夹,夹在被Na2SO4溶液浸湿的滤纸条上,滤纸条的中部滴有一滴KMnO4溶液;电源有a、b两极。若在A、B中充满0.01 ml·L-1的KOH溶液后倒立于同浓度的KOH溶液的水槽中,断开K1,闭合K2、K3,通直流电,实验现象如图S5-3所示,则:(1)断开K1,闭合K2、K3,通直流电,试管B中产生的气体为　　　　(填化学式)。 
[解析] A、B中电极为多孔的惰性电极;C、D为夹在湿的Na2SO4滤纸条上的铂夹;电源有a、b两极。若在A、B中充满KOH溶液后,倒立于KOH溶液的水槽中,切断K1,闭合K2、K3,通直流电,AB、CD处是电解原理的应用。(1)切断K1,闭合K2、K3通直流电,电极A、B及氢氧化钾溶液构成电解池,根据离子的放电顺序,溶液中氢离子、氢氧根离子放电,分别生成氢气和氧气,氢气和氧气的体积比为2∶1,通过图像知,B极上气体体积是A极上气体体积的2倍,所以B极上得H2,A极上得到O2,所以B极是阴极,A极是阳极,则a是负极,b是正极;
(2)在Na2SO4溶液浸湿的滤纸条中部的KMnO4处现象为　　　　　　　　。 
(3)断开K1,闭合K2、K3,通直流电较长一段时间后,KOH溶液pH　　　　(填“变大”“变小”或“不变”)。 
[解析] (3)切断K1,闭合K2、K3,电解较长一段时间,A、B中均有气体包围电极,电解KOH溶液,实质上是电解H2O,H2O不断电解消耗,使得KOH的浓度逐渐增大,则溶液中c(OH-)增大,因此一段时间后溶液的pH会变大;