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基于核心素养下的燃料电池教学目标了解原电池及常见的化学电源的工作原理制作简单的燃料电池发展学生对原电池工作原理的认识，转变偏差认识，促使学生认识到电极反应、电极材料、离子导体、电子导体是电化学体系的基本要素，建立对电化学过程的系统分析思路，提高学生对电化学本质的认识。通过不同应用情境中燃料的选择，提升“科学探究与创新意识”和“科学态度与社会责任”的化学学科核心素养。嫦娥四号卫星简称嫦娥四号，或称“四号星”2018年12月8日，在西昌卫星发射中心由长征三号乙运载火箭发射。2019年1月3日，嫦娥四号成功登陆月球背面，全人类首次实现月球背面软着陆。开启了继续寻找嫦娥的工程，其中长征三号乙运载火箭的燃料成分有肼。课堂互动区例题1、液体燃料电池相比于气体燃料电池具有体积小等优点。一种以液态肼(N2H4)为燃料的电池装置如下图所示，该电池用空气中的氧气作为氧化剂，KOH溶液作为电解质溶液。(1)b极的反应式O2+4e-+2H2O=4OH-发生反应还原反应(2)a极的反应式N2H4-4e-+4OH-=N2+2H2O(3)放电时，电流从b极经过负载流向a极燃料电池电极反应式的书写步骤常见的电解质H+、OH-、CO32-、O2-变式1、。（1）利用电化学原理将CO、NH3转化为重要化工原料，装置如图所示：①若A为SO2，B为O2，C为H2SO4，则负极的电极反应式为2H2O+SO2+2e-=SO42-+4H+②若A为NH3，B为O2，C为HNO3，则正极的电极反应式为O2+4e-+4H+=2H2O（2）右图为H2S燃料电池的示意图。总反应方程式为2H2S+O2=2H2O+S2负极的电极反应式为2H2S-4e-=S2+4H+例题2、金属（M）–空气电池（如图）具有原料易得、能量密度高等优点，有望成为新能源汽车和移动设备的电源。该类电池放电的总反应方程式为：4M+nO2+2nH2O=4M(OH)n。已知：电池的“理论比能量”指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能。下列说法不正确的是A．采用多孔电极的目的是提高电极与电解质溶液的接触面积，并有利于氧气扩散至电极表面B．比较Mg、Al、Zn三种金属–空气电池，Al–空气电池的理论比能量最高C．M–空气电池放电过程的正极反应式：4Mn++nO2+2nH2O+4ne–=4M(OH)nD．在M–空气电池中，为防止负极区沉积Mg(OH)2，宜采用中性电解质及阳离子交换膜规律总结1、常见的交换膜阴离子交换膜、阳离子交换膜、质子交换膜、钠离子交换膜、氯离子交换膜。(vip通道）2、离子的移动方向与数目方向：阴膜：阴离子负极阳膜：阳离子正极数目：与通过的电子数有关3、常见交换膜的应用1、防止副反应的反生在M–空气电池中，为防止负极区沉积Mg(OH)2，宜采用中性电解质及阳离子交换膜2、制备纯净物质3、物质的分离提纯变式2、一种三室微生物燃料电池污水净化系统原理如图所示，图中有机废水中有机物可用C6H10O5表示。有关说法正确的是（1）b电极的方程式2NO3-+10e-+6H2O=N2+12OH-（2）x交换膜可以是阴离子交换膜或氯离子交换膜，y交换膜可以是阳离子交换膜或钠离子交换膜（3）当左室有4.48L(标准状况下)CO2生成时，右室产生的N2为0.08mol，中间室Na+移向右室（左或右），移动数目为0.8NA例题3、二甲醚(燃烧热为1455kJ/mol)燃料电池是一种绿色电池，其工作原理如图所示，a、b均为惰性电极，a极的电极反应式为C2H6O-12e-+3H2O=2CO2+12H+；当消耗1molO2时，通过质子交换膜的质子数为4NA；若电池工作时消耗1mol二甲醚所能产生的最大电能为1320kJ，则该燃料电池的工作效率为0.91(燃烧电池的工作效率是指电池所能产生的最大电能与燃料燃烧时所能释放的全部热能之比)。若维持电流强度为1A,电池工作10min，理论消耗二甲醚0.0057或1/1930mol。（已知F=96500C/mol）总结：变式3、尾气中的碳氢化合物含有甲烷，其在排气管的催化转化器中可发生如下反应CH4(g)+H20（1）=CO(g)+3H2(g)△H=+250.1kJ/mol。已知CO(g)、H2(g)的燃烧热依次为283.0kJ/mol、285.8kJ/mol，请写出表示甲烷燃烧热的热化学方程式CH4(g)+2O2（g）=CO2(g）+2H2O(l）△H-890.3kJ/mol以CH4(g)为燃料可以设计甲烷燃料电池，该电池以稀H2S04作电解质溶液，其负极电极反应式为CH4+2H2O-8e-=CO2+8H+，已知该电池的能量转换效率为86.4%，则该电池的比能量为13.4kW．h．kg-1(结果保留1位小数，比能量=，lkW·h=3.6×106J)。课堂总结完成拓展提高的内容并制作一个简单的燃料电池。课后作业