2022年高中化学燃料电池的书写方法.docx
精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载高中化学燃料电池的书写方法几种常见的 “ 燃料电池 ” 的电极反应式的书写燃料电池是原电池中一种比较特殊的电池,它与原电池形成条件有一点相悖,就是不一定两极是两根活动性不同的电极,也可以用相同的两根电极；燃料电池有许多,下面主要介绍几种常见的燃料电池,期望达到举一反三的目的；一、氢氧燃料电池氢氧燃料电池一般是以惰性金属铂（Pt）或石墨做电极材料,负极通入H2,正极通入O2,总反应为： 2H2O22H2O 电极反应特殊要留意电解质,有以下三种情形：1电解质是 KOH溶液（碱性电解质）负极发生的反应为：H22e2H ,2H 2OH2H2O,所以：负极的电极反应式为：H2 2e2OH2H2O；正极是 O2得到电子, 即：O24e2O 2 ,O 2 在碱性条件下不能单独存在,只能结合 H2O生成 OH即： 2O 22H2O4OH,因此,正极的电极反应式为：O2H2O4e4OH；2电解质是 H2SO4溶液（酸性电解质）负极的电极反应式为：H2 2e2H正极是 O2得到电子,即：O24e2O 2,O 2在酸性条件下不能单独存在,只能结合 H生成 H2O 即： O 22 HH2O,因此正极的电极反应式为：O24H4e2H2OO24e2O 2 ,2O 24H2H2O 3. 电解质是 NaCl 溶液（中性电解质）负极的电极反应式为：H2 2e2H正极的电极反应式为：O2H2O4e4OHOH；说明：1.碱性溶液反应物、生成物中均无H；2.酸性溶液反应物、生成物中均无3.中性溶液反应物中无H和 OH；4.水溶液中不能显现O 2；二、甲醇燃料电池甲醇燃料电池以铂为两极 ,用碱或酸作为电解质：1 碱性电解质（ KOH溶液为例）总反应式： 2CH4O3O2 4KOH 2K2CO36H2O 正极的电极反应式为：负极的电极反应式为：3O212e6H2O12OHCH4O 6e8OHCO3 2 6H2O 2. 酸性电解质（ H2SO4溶液为例）总反应：2CH4O 3O2 2CO24H2O 正极的电极反应式为：3O212e12H6H2O 负极的电极反应式为：2CH4O12e2H2O12H 2CO2说明：乙醇燃料电池与甲醇燃料电池原理基本相同三、甲烷燃料电池甲烷燃料电池以多孔镍板为两极,电解质溶液为KOH,生成的 CO2仍要与 KOH反应生成 K2CO3,所以总反应为：CH42KOH 2O2K2CO33H2O；负极发生的反应：CH4 8e8OH CO26H2O CO2 2OH负极的电极反应式为：CH410 OH8eCO3 27H2O 正极发生的反应有：O24e2O 2 和 O 2H2O2OH所以：正极的电极反应式为：O22H2O 4e 4OH CO3 2H2O,所以：说明：把握了甲烷燃料电池的电极反应式,就把握了其它气态烃燃料电池的电极反应式名师归纳总结 四、铝空气海水电池：我国首创以铝 空气 海水电池作为能源的新型海水标志灯,以海第 1 页,共 5 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备欢迎下载只要把灯放入海水中数分钟,就水为电解质, 靠空气中的氧气使铝不断被氧化而产生电流；会发出刺眼的白光；电源负极材料为：铝；电源正极材料为：石墨、铂网等能导电的惰性材料；负极的电极反应式为：4Al12e4Al3；正极的电极反应式为：3O26H2O 12e12OH总反应式为： 4Al3O26H2O4AlOH3说明：铝板要准时更换,铂做成网状是为了增大与氧气的接触面积. 牛刀小试：熔融盐燃料电池具有高的发电效率,因而受到重视, 可用 Li 2CO3和 Na2CO3 的熔融盐混合物作电解质, CO为阳极燃气,空气与CO 2 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：2 负极反应式： 2CO2CO 34CO24e；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,如分别向_ 填“ 正” 或“ 负” ,下同 极通入可燃性气体,向_极通入 O2,就电路中就有电流通过,试完成以下问题：可燃性正极反应负极反应电池总反应pH变化气体1 H2 2 H2S 3 CO 4 CH4 5 C2H4 6 C2H2 命题意图：考查同学书写燃料电池电极反应的才能；学问依靠：原电池原理和氧化仍原反应原理；错解分析：忽视电解质溶液是 答案：KOH溶液,误以为负极能放出酸性气体；名师归纳总结 1正极反应负极反应电池总反应pH 变化第 2 页,共 5 页O2 4e H22e 2OH=2H2O 2H2O2=2H2O 变小 H2S 6e 8OH2H2S 3O24OH2变小=SO 35H2O 2=2SO 23 4H2O 2H2O=4OH3CO2e4OH=CO 232CO O24OH变小 =2CO 23 2H2O 2H2O - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 4学习必备欢迎下载变小CH4 8e 10OHCH42O22OH=CO 233H2O 2 =CO 37H2O 5C2H4 12e 16OH变小C2H43O24OH2 =2CO 310H2O 2 =2CO 34H2O 6C2H2 10e 14OH2C2H2 5O2 8OH变小2 =2CO 38H2O 2 =4CO 3 6H2O 锦囊妙计 1、燃料电池的负极反应,一般较难写出,而正极反应和电池总反应却较易写出；用电 池总反应减去正极反应可得负极反应,这是写负极反应式的一种奇妙方法；2、O 2在酸性（ H +）条件下不能单独存在,只能结合O 2 在碱性 OH 条件下不能单独存在,只能结合H生成 H2O; H2O生成 OH 突击训练1. 将例题中的惰性电极改为Al 电极和 Mg电极,并停止通气体,就：1 正极反应为：；2 负极反应为：；3 电极总反应式为：_；电解质溶液的 pH 变化为： _ 填“ 增大” “ 不变” 或“ 变小” ；2. 将例题中的“KOHaq” 改为：稀 H2SO4,其他同例题,试回答前 4 问；可燃性正极反应 负极反应 电池总反应 pH 变化气体1 H2 2 H2S 3 CO 4 CH4 5 C2H4 6 C2H2 3. 将 Al 、Fe 两电极分别插入盛有稀 HNO 3 的电解质溶液中组成原电池,试回答 1 题中三个问题；4. 将 Al 、Cu 两电极分别插入盛有18.4 mol ·L1的 H2SO4aq 中组成原电池,试回答1中三问；附：参考答案名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 5 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载牛刀小试提示：原电池中,正极上富余电子,通入正极上的 O2 得到电子：2O24e=2OO 2半径很小,在熔盐中不能单独存在,被 CO2分子俘获：CO2O 2=CO 23将正、负两极上的电极反应式叠加,可得总反应方程式；答案： O22CO24e=2CO 3 22COO2=2CO突击训练1. 提示：碱性溶液中,Al 比 Mg活泼,负极上 Al 失去电子；正极上 H2O 得电子,逸出H2,生成 OH；答案： 16H2O6e=6OH3H2 或 6H6e=3H2 22Al 6e8OH=2AlO 2 4H2O 32Al 2OH2H2O=2AlO2 3H2变小2. 提示：负极上, H2、H2S、CO、CH4失电子,分别生成H、H和 SO2、CO2、H和 CO2,产物中 O原子由 H2O供应；正极上,O2得电子变为 O 2,O 2与 H结合生成 H2O；假如有水生成,溶液的浓度和 pH都会发生变化；答案：正极反应 负极反应 电池总反应 pH变化+1 H2 2e=2H 2H2O2=2H2O 变大 2 H2S6e2H2O= 2H2S3O2=2SO 2H2O O2 4e SO2 6H + 变大3 4H +=2H 2O CO2e H2O= + 2COO2=CO2不变 CO2 2H4 CH48e2H2O= CH42O2=CO2 2H2O + 变大 CO2 8H3. 提示：活泼金属 Al 失电子变成 Al 3,电子由负极流向正极,正极上 NO3 而非 H得电子变成 NO逸出,同时有 H参与反应,与 NO3 的另外 2 个 2 价的 O 原子结合成 H2O分子；名师归纳总结 答案： 14HNO3 3e=2H2ONO第 4 页,共 5 页2Al 3e=Al33Al 4H2NO3 =Al32H2ONO变大4. 解析：活泼金属Al 在浓硫酸中钝化,Cu作负极失去电子成为Cu 2,电子流向正极,正极上溶液中的H2SO4分子得到电子变为H2O和 SO2；由于纯硫酸的电离度大于纯水的电离度；而在水参与的电极反应式中,H2O分子可拆为H和 OH,所以浓硫酸参与的电极反应式中,- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - H2SO4 分子可拆成学习必备欢迎下载H2SO4分子不能H和 SO 24；而依照离子方程式的写法,可知在电池反应中拆分为离子；由于电池反应中,H2SO4被消耗,且有 H2O生成,所以 H2SO4 逐步变稀, cH逐步变大,pH 逐步变小,直至浓 H2SO4 变成稀 H2SO4,Cu与稀 H2SO4 不再发生反应；但这时 Al 与稀 H2SO4发生反应,负极上 Al 失电子变为 Al 3,正极上 H得电子变为 H2；稀 H2SO4被消耗, cH 变小, pH变大；答案： 1 开头： 4HSO 242e=2H2OSO2 ,后来： 2H2e=H22 开头： Cu 2e=Cu 2,后来： Al 3e=Al33 开头： Cu 2H2SO4 浓=CuSO42H2OSO2 ,后来： 2Al 3H2SO4 稀 = 名师归纳总结 Al 2SO4 33H2先变小后变大第 5 页,共 5 页- - - - - - -
