高中化学燃料电池的书写方法
高中化学燃料电池完全解析
高中化学燃料电池完全解析燃料电池(Fuel Cell)是利用氢气、碳、甲醇、硼氢化物、天然气等为燃料与氧气或空气进行反应，将化学能直接转化成电能的一类原电池。
【解法模板】理顺书写燃料电池电极反应式的三大步骤 1．先写出燃料电池总反应式虽然可燃性物质与氧气在不同的燃料电池中电极反应不同，但其总反应方程式一般都是可燃物在氧气中的燃烧反应方程式。
由于涉及电解质溶液，所以燃烧产物还可能要与电解质溶液反应，然后再写出燃烧产物与电解质溶液反应的方程式相加，从而得到总反应方程式。
2．再写出燃料电池正极的电极反应式由于燃料电池正极都是O 2得到电子发生还原反应，基础反应式为O 2＋4e －===2O 2－，由于电解质的状态和电解质溶液的酸碱性不同，电池正极的电极反应也不相同。
电解质为固体时，该固体电解质在高温下可允许O 2－在其间自由通过，此时O 2－不与任何离子结合，正极的电极反应式为O 2＋4e －===2O 2－。
电解质为熔融的碳酸盐时，正极的电极反应式为O 2＋2CO 2＋4e －===2CO 32－。
当电解质为中性或碱性环境时，正极的电极反应式为：O 2＋4e －＋2H 2O===4OH －；当电解质为酸性环境时，正极的电极反应式为：O 2＋4e －＋4H ＋===2H 2O 。
3．最后写出燃料电池负极的电极反应式由于原电池是将氧化还原反应中的氧化反应和还原反应分开在两极(负、正两极)上发生，故燃料电池负极的电极反应式＝燃料电池总反应式－燃料电池正极的电极反应式。
在利用此法写出燃料电池负极的电极反应式时一要注意消去总反应和正极反应中的O 2，二要注意两极反应式和总反应式电子转移相同。
【例题】锌—空气燃料电池可用作电动车动力电源，电池的电解质溶液为KOH 溶液，反应为2Zn ＋O 2＋4OH －＋2H 2O===2【Zn(OH)4】2－。
下列说法正确的是( ）A ．充电时，电解质溶液中K ＋向阳极移动B ．充电时，电解质溶液中c (OH －)逐渐减小C ．放电时，负极反应为：Zn ＋4OH －－2e －===【Zn(OH)4】2－D ．放电时，电路中通过2 mol 电子，消耗氧气22.4 L(标准状况)【答案】C【解析】A 项，充电时，电解质溶液中K ＋向阴极移动，错误；B 项，充电时，总反应方程式为2【Zn(OH)4】2－通电=====2Zn ＋O 2＋4OH －＋2H 2O ，所以电解质溶液中c (OH－)逐渐增大，错误；C 项，在碱性环境中负极Zn 失电子生成的Zn 2＋将与OH ―结合生成【Zn(OH)4】2－，正确；D 项，O 2～4e －，故电路中通过2 mol 电子，消耗氧气0.5 mol ，在标准状况体积为11.2 L ，错误。
燃料电池电极方程式的书写和技巧(必修2)
燃料电极方程式的书写和技巧
二、书写正极反应式
1、酸性电解质溶液（如H2SO4溶液） 正极反应式：O2 + 4H+ + 4e﹣ = 2H2O 2、碱性电解质溶液（如NaOH或KOH溶液） 正极反应式：O2 + 2H2O + 4e﹣ = 4OH﹣
3、熔融的碳酸盐电解质（如Li2CO3和Na2CO3熔
融盐混合物） 正极反应式：O2 + 2CO2 + 4e﹣ = 2CO32﹣ 4、固体电解质（如固体氧化锆—氧化钇，固体Байду номын сангаас电解质在高温下可允许O2﹣在其间通过）
2、如果是含碳元素的可燃物
①酸性电解质：总反应方程式同燃烧的方程式一 样。 甲烷燃料电池的总反应方程式：
CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O
②碱性电解质
由于燃烧产物CO2和碱液反应， CO2 + OH﹣ = CO32﹣ + H2O 所以燃料电池的总反应方程式应该是燃烧方程式 与CO2和碱液反应方程式叠加后的反应式，即： 甲烷燃料电池的总反应方程式： CH4 + 2O2 + 2OH﹣ = CO32﹣ + 3H2O
2、甲烷燃料电池
① 酸性电解液
总：CH4 + 2O2 = CO2+2H2O 正：O2 + 4H+ + 4e﹣ = 2H2O 负：CH4 + 2H2O﹣ 8e﹣ = CO2 + 8H+
② 碱性电解液 总：CH4 + 2O2 + 2OH﹣ = CO32﹣ + 3H2O 正：O2 + 2H2O + 4e﹣ = 4OH﹣ 负：CH4 + 10OH﹣﹣ 8e﹣ = CO32﹣ + 7H2O
燃料电池电极反应式书写方法与学习方法
燃料电池电极反应式书写⽅法与学习⽅法 燃料电池是现代社会中具有⼴阔发展前景的新能源，具有能量转换效率⾼、洁净⽆污染等特点，因此，燃料电池电极反应式的书写成了各省、市⾼考的热点。
⼩编在此整理了相关资料，希望能帮助到⼤家。
燃料电池电极反应式书写⽅法 法⼀：常⽤⽅法 电极：惰性电极;燃料包含：H2;烃如：CH4;醇如：C2H5OH等。
电解质包含：①酸性电解质溶液如：H2SO4溶液;②碱性电解质溶液如：NaOH溶液;③熔融氧化物如：Y2O3;④熔融碳酸盐如：K2CO3等。
本⽂来⾃化学⾃习室! 第⼀步：写出电池总反应式 燃料电池的总反应与燃料的燃烧反应⼀致，若产物能和电解质反应则总反应为加合后的反应。
本⽂来⾃化学⾃习室! 如氢氧燃料电池的总反应为：2H2+O2=2H2O;甲烷燃料电池(电解质溶液为NaOH溶液)的反应为： CH4+2O2=CO2+2H2O① CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O② ①式+②式得燃料电池总反应为： CH4+2O2+2NaOH=Na2CO3+3H2O 本⽂来⾃化学⾃习室! 本⽂来⾃化学⾃习室! 第⼆步：写出电池的正极反应式本⽂来⾃化学⾃习室! 根据燃料电池的特点，⼀般在正极上发⽣还原反应的物质都是O2，随着电解质溶液的不同，其电极反应有所不同，其实，我们只要熟记以下四种情况： (1)酸性电解质溶液环境下电极反应式： O2+4H++4e-=2H2O (2)碱性电解质溶液环境下电极反应式： O2+2H2O+4e-=4OH- (3)固体电解质(⾼温下能传导O2-)环境下电极反应式： O2+4e-=O2- (4)熔融碳酸盐(如：熔融K2CO3)环境下电极反应式： O2+2CO2+4e-=2CO32- 。
第三步：根据电池总反应式和正极反应式写出电池的负极反应式 电池的总反应和正、负极反应之间有如下关系：电池的总反应式=电池正极反应式+电池负极反应式 故根据第⼀、⼆步写出的反应，有：电池的总反应式-电池正极反应式=电池负极反应式，注意在将两个反应式相减时，要约去正极的反应物O2。
高中化学燃料电池的电极反应书写方法
酸性（H+） 碱性（OH-
CO2 CO32-
碳4氢1氧-2
H+ OH-
方法：正极方程式——还原反应
酸性（H+）：有H+要H+变成H2O
碱性（OH-):无H+要H2O变成OH-
• 负极方1写程碳式—2—失子电氧化3反配电应荷
4补 H2O
酸性 （H+）
碱性 （OH-)
CO2
CO
23
碳4 氢1 氧-2
H+ OH-
练习：O2—CH4
碱性（OH- ）： 正极：O2+4e-+2H2O===4OH负极： CH4+10OH - - 8e-===CO32-+7H2O 总反应方程式为： CH4+2O2+2KOH==K2CO3+3H2O 酸性（H+）： 正 负极 极： ：O2+4e-+4H+===2H2O CH4-8e- +2H2O===CO2+8H+ 总反应方程式为： 2O2+CH4===2H2O+CO2
• 正极方程式——还原反应 • 酸性（H+）：有H+要H+变成H2O O2+4e-+4H+===2H2O • 碱性（OH-):无H+要H2O变成OH- O2+4e-+2H2O===4OH-
• 负极方程式——氧化反应（含碳的化合物CO、CH4、CH3OH、C6H12O6）
1写碳
2失电子
3配电荷
4补H2O
方法：正极方程式——还原反应
酸性（H+）：有H+要H+变成H2O
碱性（OH-):无H+要H2O变成OH-
高中化学：燃料电池
思考1：以硫酸为电解质溶液的甲烷-空气电池的 电极反应式及电池反应式
正极：2O2+4H2O+8e－= 8OH负极：CH4-8e－+2H2O= CO2+8H+ 电池反应式：CH4+2O2 = CO2 +2H2O
思考2：以NaOH为电解质溶液的甲烷-空气电池 的电极反应式及电池反应式
燃料电池
利用燃料和氧化剂之间的氧化还原反应,将化学能直 接转化为电能的化学电源.（P16)
燃料电池不是把还原剂、氧化剂物质全部贮 藏在电池内，而是在工作时，不断从外界输入， 同时将电极反应产物不断排出电池
优点：效率高、无污染，装置可持续使用
【提问】除了氢气之外，你觉得哪些 材 料也可以做燃料电池？
燃料电池
特点：
氢氧燃料电池
两个电极均为惰性电极 （石墨/铂）
总反应方程式 ： 2H2＋O2＝2H2O
*不写条件
研究: 课本P16. 碱性燃料电池的反应原理
电极反应书写注意点: 1. 碱性 2.原子守衡 负极反应: H2 – 2e- + 2OH- === 2H2O 正极反应: O2 + 4e- + 2H2O === 4OH总反应: 2H2 + O2 === 2H2O
②碱性或中性介质 O2+2H2O+4e－=4OH-
（3）电池总反应减去正极电极反应式得负极电极反应 式。(注意电子守恒为前提）
书写电极反应式应注意以下几点：
1．将两极反应的电子得失数配平后，相加得到 总反应，总反应减去一极反应即得到另一极反 应；
2．负极失电子所得氧化产物和正极得电子所得 还原产物，与溶液的酸碱性有关（如＋4价的C在 酸性溶液中以CO2形式存在，在碱性溶液中以 CO32－形式存在）； 3．溶液中不存在O2－：在酸性溶液中它与H＋结 合成H2O、在碱性或中性溶液中它与水结合成 OH－；
高中化学燃料电池方程式总结
高中化学燃料电池方程式总结燃料电池是一种将化学能转化为电能的装置，其工作原理是通过氧化还原反应将燃料和氧气转化为电能和水。
燃料电池的应用范围广泛，包括汽车、船舶、飞机、移动电源等领域。
本文将对高中化学中常见的燃料电池方程式进行总结，并对其进行解释和扩展。
1. 氢氧化钠燃料电池方程式2NaOH + H2 → 2H2O + 2Na+ + 2e-O2 + 2H2O + 4e- → 4OH-氢氧化钠燃料电池是一种常见的碱性燃料电池，其燃料为氢气，氧化剂为氧气。
在电池中，氢气在阳极被氧化成水和电子，电子通过外部电路流动到阴极，与氧气和水反应生成氢氧化物离子。
整个反应过程中，电子的流动产生了电能。
2. 甲醇燃料电池方程式CH3OH + 3/2O2 → CO2 + 2H2O甲醇燃料电池是一种常见的直接甲醇燃料电池，其燃料为甲醇，氧化剂为氧气。
在电池中，甲醇在阳极被氧化成二氧化碳、水和电子，电子通过外部电路流动到阴极，与氧气反应生成水。
整个反应过程中，电子的流动产生了电能。
3. 乙醇燃料电池方程式C2H5OH + 3O2 → 2CO2 + 3H2O乙醇燃料电池是一种常见的直接乙醇燃料电池，其燃料为乙醇，氧化剂为氧气。
在电池中，乙醇在阳极被氧化成二氧化碳、水和电子，电子通过外部电路流动到阴极，与氧气反应生成水。
整个反应过程中，电子的流动产生了电能。
4. 氢气燃料电池方程式2H2 + O2 → 2H2O氢气燃料电池是一种常见的质子交换膜燃料电池，其燃料为氢气，氧化剂为氧气。
在电池中，氢气在阳极被氧化成水和电子，电子通过外部电路流动到阴极，与氧气反应生成水。
整个反应过程中，电子的流动产生了电能。
总的来说，燃料电池的方程式都是通过氧化还原反应将燃料和氧气转化为电能和水。
不同的燃料电池在反应过程中产生的副产物不同，例如甲醇燃料电池和乙醇燃料电池会产生二氧化碳，而氢气燃料电池则不会产生二氧化碳。
此外，燃料电池的工作原理也有所不同，例如氢氧化钠燃料电池是一种碱性燃料电池，而甲醇燃料电池和乙醇燃料电池是一种直接燃料电池。
高中化学需要掌握的8个燃料电池的方程式
高中化学需要掌握的8个燃料电池的方程式几种常见的“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。
燃料电池有很多，下面主要介绍几种常见的燃料电池，希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：2H2 + O2 === 2H2O电极反应特别要注意电解质，有下列三种情况：1．电解质是KOH溶液（碱性电解质）负极发生的反应为：H2 + 2e- === 2H+ ,2H+ + 2OH- === 2H2O,所以：负极的电极反应式为：H2 – 2e- + 2OH- === 2H2O；正极是O2得到电子，即：O2 + 4e- === 2O2- ，O2- 在碱性条件下不能单独存在，只能结合H2O生成OH-即：2O2- + 2H2O === 4OH- ，因此，正极的电极反应式为：O2 + H2O + 4e- === 4OH- 。
2．电解质是H2SO4溶液（酸性电解质）负极的电极反应式为：H2 +2e- === 2H+正极是O2得到电子，即：O2 + 4e- === 2O2- ，O2- 在酸性条件下不能单独存在，只能结合H+生成H2O即：O2- + 2 H+ === H2O，因此正极的电极反应式为：O2 + 4H+ + 4e- === 2H2O(O2 + 4e- === 2O2- ，2O2- + 4H+ === 2H2O)3. 电解质是NaCl溶液（中性电解质）负极的电极反应式为：H2 +2e- === 2H+正极的电极反应式为：O2 + H2O + 4e- === 4OH-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OH-3.中性溶液反应物中无H+ 和OH-4.水溶液中不能出现O2-二、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：2CH4O + 3O2 +4KOH=== 2K2CO3 + 6H2O正极的电极反应式为：3O2+12e- + 6H20===12OH-负极的电极反应式为：CH4O -6e-+8OH- === CO32-+ 6H2O2. 酸性电解质（H2SO4溶液为例）总反应: 2CH4O + 3O2 === 2CO2 + 4H2O正极的电极反应式为：3O2+12e-+12H+ === 6H2O负极的电极反应式为：2CH4O-12e-+2H2O === 12H++ 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还要与KOH反应生成K2CO3，所以总反应为：CH4 + 2KOH+ 2O2 === K2CO3 + 3H2O。
高中化学试题：燃料电池电极反应式书写解题模型(原卷版)
4．(2022·山东省枣庄市一模)采用情性电极，设计双阴极微生物燃料电池进行同步硝化和反硝化脱氮的装置如图所示，其中硝化过程中NH4+被O2氧化。下列说法正确的是( )
A．电极M和均为燃料电池正极
B．P存在电极反应：NH4+-6e-+2H2O= NO2-+8H+
燃料电池电极反应式书写
解题模型
燃料电池是一种把燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置，又称电化学发电器。它是继水力发电、热能发电和原子能发电之后的第四种发电技术。由于燃料电池是通过电化学反应把燃料的化学能直接转换成电能，能量转化效率高，燃料和空气分别送进燃料电池，它直接将燃料的化学能转化为电能，中间不经过燃烧过程，同时没有机械传动部件，故排放出的有害气体极少，使用寿命长。从节约能源和保护生态环境的角度来看，燃料电池是最有发展前途的发电技术，有关燃料电池电极反应式也应运而生。
1．(2023·浙江省杭州市高三摸底考试)微生物燃料电池(MFC)耦合人工湿地(CW)系统可用于生产、生活废水处理并提供电能，系统内产电微生物由根沉积物和废水提供，其原理如图所示：
下列有关叙述正确的是( )
A．MFC-CW系统中电子由A极流向B极
B．若A极处溶解O2不足，则电路中无电流通过
C．若电路中转移 ，则A极消耗O21.12L
(3)电极A的名称是_______(填“正极”或“负极”)；甲醇从_______(填“b”或“c”)处通入。
(4)甲醇燃料电池供电时的总反应方程式为_______
(5)当该装置消耗64g甲醇时，转移电子的数目为_______；若这部分电子全部用于电解水，理论上可产生标准状况下氢气_______L。
燃料电池电极方程的书写
10
C σO sp2
键角接近120°
CO
δ+ δ
CO
11
3．但由于碳和氧的电负性不同，所以碳氧双键是极性键，π电子向氧偏移；结 果氧带部分负电荷(δ-)，碳带部分正电荷(δ+)；这一点与碳碳双键不同。 碳氧双键中的π键易受到亲核试剂进攻，发生亲核加成反应。
• 3. 根据羰基的数目:一元;多元
• 4. 根据两个羰基是否相同:单酮;混酮
8
二、醛和酮的命名
（一）普通命名法 （二）系统命名法 （1.选主链；2.主链编号；3.取代基处理）
CH3 O CH3CHCH2CCH3
4-甲基-2-戊酮
CH3 CH3CHCH2CHO
3-甲基丁醛
9
三、醛酮的结构
1. 醛和酮都称为羰基化合物，在化学性质上 也有相似之处。
12
4、受羰基的影响，α碳上的氢原子较为活 泼，易发生取代反应；还可发生缩合反应。
O CC H
13
• 5. 羰基也可发生氧化还原反应等。 • 要注意醛酮的相似性质和不同之处。 • 要注意结构特别是空间结构对化学性质的
影响。
14
3. 加醇
• 醇作为含氧的亲核试剂，可以与醛发生加 成反应，但需要干燥HCl催化。生成的产物 称为半缩醛：
燃料电池正极反应式： O2＋4H＋＋4e－===2H2O ② ①－②×，2 得负极反应式：C_H__4_－__8_e_－_＋__2_H__2O__=_=_=_C。O2＋8H＋
2021年高中化学“三步法”秒杀原电池电极反应书写含参考答案
总反应：
②碱性介质(如 KOH)，电极反应： 负极： 总反应：
③熔融碳酸盐(如熔融 K2CO3)环境下：负极： 总反应：
④固体电解质(高温下能传导 O2－)： 负极： (7)CO 燃料电池 ①酸性介质(如 H2SO4)，电极反应： 负极：
根据第一步得失电子守恒，正、负极电荷明显不守恒，接下来要寻找电解质溶液的性质，本题是 KOH 溶液，为碱性，平衡
电荷为 OH—
负极：CH3OH—6e- +8OH——— CO 3 2—
(电荷数左边+6 价，右边—2 价，因此左边配 8 个 OH—)
正极：O2 + 4e- +
—— 4OH—
(电荷数左边—2 价，右边 0 价，因此右边配 4 个 OH—)
3、原子守恒(质量守恒)：电极反应两边同种原子的原子个数相等
负极：CH3OH—6e- +8OH— == CO 3 2—+6 H2O
(负极电荷已经守恒，但原子不守恒，所以右边配 6 H2O)
正极：O2 + 4e- +2 H2O== 4OH—
(正极电荷已经守恒，但原子不守恒，所以左边配 2H2O) 常见规律：若为酸性介质，先补 H+，另一边补 H2O；若为碱性介质，先补 OH—，另一边补 H2O 【注意】①该法书写电极是各写各的电极，因此正负极电子数可能不相等，所以最后再用最小公倍数写出总方程式
—— CO 3 2—
(CH3OH 变成 CO 3 2—失去 6 个电子，此时电荷数左边+6 价，右边—2 价，电荷不守恒)
正极：O2 + 4e-
——
(O2 到底是变成了 OH—还是 H2O，不清楚，但一定是得到 4 个电子，此时电荷数左边—2 价，右边 0 价，电荷不守恒)
高中化学教案之正确书写燃料电池的电极反应式
高中化学教案之正确书写燃料电池的电极反应式【读者按】在高中原电池一节中,历届学学生在不论在上新课和复习的作业中对电极反应的书写感到很难,尤其是基础差的学生更是无从下手.而且本部分是电化学部分的起始教学、同时也是高二化学教学的一个难点。
而电极反应的书写是本部分新出现的化学用语，是研究和交流电化学的重要工具、在09的高考中很多地区的试题都涉及到对电极反应书写的考查呢?根据这一现况笔者认真分析其原因并结合十多年的教学实践总结出一套适合学生实际的方法。
一、电极反应书写常见错误举例及错因分析1.完成甲烷硫酸构成的燃料电池的电极反应1正极：2O2+8e- +4H+=4OH-2正极：O2+8e- =O2-3正极：2O2+8e- +4H2O=8OH-4负极：CH4-8e- +2OH- =CO2+6H2O5正极：CH4-8e- +3OH- =CO32-+7H+错因分析：在硫酸溶液显酸性，其中有很多H+,那么OH-、O2-、 CO32-就不能存在的因此书写电极反应就应关注溶液的酸性;24中还存在质量不守恒电、荷不守恒的问题;5中CO32-与7H+本来就不能共存的，且没有区分开正、负极2.完成甲烷氢氧化钠燃料构成的燃料电池的电极反应1正极：O2+8e- +H2O=8OH-2正极：O2+8e- +H+=H2O3负极：CH4-8e- +OH- =CO2+6H2O错因分析：在氢氧化钠溶液显碱性，其中有很多OH-+ ，那么H+、O2-、 CO2就不能存在的因此书写电极反应就应关注溶液的碱性;1中还存在质量不守恒、23同时存在质量、电荷不守恒的问题。
二、解题程序介绍例：完成甲醛氢氧化钠燃料电池的电极反应1.纯氧化还原反应角度分析：0 +4HCHO + O2 CO2 + H2O氧化反应：HCHO-6eCO2+H+还原反应：O2+4e-2O2-(暂不考虑电解质的作用、也不必配平只考虑价态变化和得失电子)2.将负、正极与氧化还原、反应对应起来置换1理解好原电池的原理熟记下表关系两极反应电子得失电子流向化合价变化正极还原反应得电子电子流入降低负极氧化反应失电子电子流出升高2借助干电池的正负极建立上述对应关系负极(氧化反应)：HCHO-6eCO2+H+正极(还原反应)：O2+4e-2O2-3.检查修正电极反应：第一步：分析电解质溶液成分看有哪一些粒子能和上面的电极反应式中的微粒结合2-NaOH溶液中主要有OH-、H2O、Na+，上述微粒中CO2、H+ 、O2-依次能和OH-、OH-、H2O结合成CO3 、H2O、 H2O负极：HCHO-6e-+ OH-CO32-+ H2O正极：O2+4e-+ H2O2OH-第二步:检查电荷是否守恒负极：HCHO-6e-+8OH-CO32-+H2O正极：O2+4e-+ H2O4OH-第三步:检查质量是否守恒负极：HCHO-6e-+8OH-CO3+5H2O正极：O2+4e-+ 2H2O4OH-三、教学前瞻性设计由于本部分知识和氧化还原反应、离子反应有着不可分割的联系所以在进行前两部分教学和习题讲评时就应有意识地进行教学铺垫比如：分析氧化还原反应时将它分为氧化反应部分，还原反应部分;在进行离子方程式教学时进行电荷守恒训练，尤其是对氧化还原型离子方程进行分析时就可结合二都进行强化四、习题迁移训练15.(05广东)一种新燃料电池，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O2-。
高中化学方程式 需要掌握的8个燃料电池方程式素材
需要掌握的8个燃料电池方程式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。
燃料电池有很多，下面主要介绍几种常见的燃料电池，希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：2H2+ O2 = 2H2O。
电极反应特别要注意电解质，有下列三种情况：1．电解质是KOH溶液（碱性电解质）负极发生的反应为：H2– 2e- = 2H+ ，2H+ + 2OH- = 2H2O,所以：负极的电极反应式为：H2– 2e- + 2OH- = 2H2O；正极是O2得到电子，即：2O2 + 4e-= 2O2- ，O2- 在碱性条件下不能单独存在，只能结合H2O生成OH-即：2O2- + 2H2O = 4OH- ，因此，正极的电极反应式为：O2+ H2O + 4e- = 4OH- 。
2．电解质是H2SO4溶液（酸性电解质）负极的电极反应式为：H2– 2e- = 2H+正极是O2得到电子，即：O2 + 4e-= 2O2- ，O2- 在酸性条件下不能单独存在，只能结合H+生成H2O即：O2- + 2H+ =H2O，因此正极的电极反应式为：O2+ 4H+ + 4e- = 2H2O3. 电解质是NaCl溶液（中性电解质）负极的电极反应式为：H2– 2e- = 2H+正极的电极反应式为：O2+ H2O + 4e- = 4OH-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OH-3.中性溶液反应物中无H+和OH-4.水溶液中不能出现O2-二、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还要与KOH反应生成K2CO3，所以总反应为：CH4 + 2KOH+ 2O2 = K2CO3+ 3H2O。
负极发生的反应：CH4– 8e- + 8OH- =CO2 + 6H2O CO2 + 2OH- = CO32-+ H2O，所以：负极的电极反应式为：CH4+ 10 OH- + 8e- = CO32- + 7H2O正极发生的反应有：O2+ 4e- = 2O2- 和O2- + H2O = 2OH- 所以：正极的电极反应式为：O2+ 2H2O + 4e- = 4OH-说明：掌握了甲烷燃料电池的电极反应式，就掌握了其它气态烃燃料电池的电极反应式。
高中化学 几种常见的“燃料电池”的电极反应式的书写素材
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。
燃料电池有很多，下面主要介绍几种常见的燃料电池，希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：2H2 + O2 === 2H2O电极反应特别要注意电解质，有下列三种情况：1．电解质是KOH溶液（碱性电解质）负极发生的反应为：H2+ 2e- === 2H+ ,2H+ + 2OH- === 2H2O,所以：负极的电极反应式为：H2– 2e- + 2OH- === 2H2O；正极是O2得到电子，即：O2 + 4e- === 2O2-，O2- 在碱性条件下不能单独存在，只能结合H2O生成OH-即：2O2- + 2H2O === 4OH-，因此，正极的电极反应式为：O2 + H2O + 4e- === 4OH-。
2．电解质是H2SO4溶液（酸性电解质）负极的电极反应式为：H2 +2e- === 2H+正极是O2得到电子，即：O2 + 4e- === 2O2-，O2- 在酸性条件下不能单独存在，只能结合H+生成H2O即：O2- + 2 H+ === H2O，因此正极的电极反应式为：O2+ 4H+ + 4e- === 2H2O(O2 + 4e- === 2O2-，2O2- + 4H+ === 2H2O)3. 电解质是NaCl溶液（中性电解质）负极的电极反应式为：H2 +2e- === 2H+正极的电极反应式为：O2 + H2O + 4e- === 4OH-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OH-3.中性溶液反应物中无H+ 和OH-4.水溶液中不能出现O2-二、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：2CH4O + 3O2 +4KOH=== 2K2CO3 + 6H2O正极的电极反应式为：3O2+12e- + 6H20===12OH-负极的电极反应式为：CH4O -6e-+8OH- === CO32-+ 6H2O2. 酸性电解质（H2SO4溶液为例）总反应: 2CH4O + 3O2 === 2CO2 + 4H2O正极的电极反应式为：3O2+12e-+12H+ === 6H2O负极的电极反应式为：2CH4O-12e-+2H2O === 12H++ 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还要与KOH反应生成K2CO3，所以总反应为：CH4 + 2KOH+ 2O2 === K2CO3 + 3H2O。
燃料电池电极反应书写方法总结
燃料电池电极反应式书写“五步曲”张耀峰党茹原电池知识是中学化学中的重要基本概念，也是近年来高考的热点，更是学生心目中的难点，在学习原电池时，学生尤其感到困惑的是电极反应式的书写，特别是燃料电池的电极反应式的书写，学生在学习此块知识时，往往问题百出，从而对化学学科的学习热情大大减少，为了帮助同学们准确把握这类电池的电极反应式的写法，我结合自己的十年教学经验，对此方面的知识进行一个归纳总结，仅供大家参考。
一．燃料电池介绍燃料电池是一种主要透过氧或其他氧化剂进行氧化还原反应，把燃料中的化学能转换成电能的电池。
燃料和空气分别送进燃料电池，电就被奇妙地生产出来，它从外表上看有正负极和电解质等，像一个蓄电池，但实质上它不能“储电”，而是一个“发电厂”。
燃料电池有别于原电池，因为需要穏定的氧和燃料来源，以确保其运作供电。
此电池的优点是可以提供不间断的稳定电力，直至燃料耗尽。
最常见的燃料电池就是氢氧燃料电池及一些有机物燃料电池。
二．燃料电池中O2-的处理方法总结首先要明白的是燃料电池在书写的过程中要区分电解质溶液的区别，在酸性，碱性，熔融固态氧化物及熔融碳酸盐四种不同的介质中，电极反应式书写不同，这里涉及到O2-的处理方式：1.酸性介质：O2-+2H+=H2O2. 碱性介质：O2-+H2O=2OH-3.熔融碳酸盐介质：O2-+CO= CO32-24.熔融固态氧化物介质：O2-不作处理三．燃料电池在不同介质中正极电极反应式书写汇总在掌握O2-在不同介质中的处理方式以后，书写燃料电池的正极反应就变得非常容易，需要明白的是所有的燃料电池正极都发生还原反应，而且在同一介质中，正极反应的书写完全相同，下面是对正极反应式的书写汇总，大家可以结合以上O2-的处理方式进行理解1.酸性（质子交换膜）燃料电池： O2+4e-+4H+=2H22.碱性燃料电池： O2+4e-+2H20=4OH-=2CO32-3.熔融碳酸盐燃料电池：O2+4e-+2CO24.熔融固态氧化物燃料电池：O2+4e-= 2O2-四．燃料电池负极电极反应式书写“五步曲”，以上燃料电池正极电极反应我们根据O2-在不同介质中的处理方式很容易写出，而负极电极反应式的书写可能会有难度，我今天要讲两种方法书写，第一种方法就是大多数同学能够掌握的总反应方程式减正极电极反应即为负极电极反应，而对于此方法存在的弊端之一就是有的同学不能够准确写出总反应方程式，弊端之二就是有的学生在减法过程中或者移项过程中由于粗心大意出现错误，我今天介绍的第二种方法很好的避免了这些问题，这就是我接下来所要讲的“五步曲”，“五步曲”的应用主要是在有机燃料电池，对于氢氧燃料电极反应式较简单，在这里不作说明。
化学电源电极方程式的书写方法
185教育版内容摘要：高中化学电源部分是高考的高频考点，也是高中化学的重难点所在。
该部分中电极反应方程式的书写一直是学生的易错点。
结合多年的教学经验，本文总结了书写电极反应的两种简单易懂的方法，并对两种方法进行了对比，为学生更扎实的掌握原电池相关内容奠定了基础。
关键词：原电池 化学电源 电极反应方程式通过多年对化学高考题的研究，不难发现化学电源内容是高考的高频考点，在选择题和非选择题中均有可能出现。
而该部分内容也是原电池章节的难点所在，很多学生掌握不是很好，虽然有各种辅导书作为参考，但辅导书描述过于笼统，实用性不强。
结合多年的教学经验，本文介绍两种书写电极反应的方法，即直接书写法和间接书写法，每一种方法都总结了明确的书写步骤，便于学生掌握。
当然，电极反应方程式都必须写成离子方程式的形式，并且把得失电子数目写在等号左边，这是电极反应方程式的基本要求。
现将具体步骤详细介绍如下：一、直接书写法。
顾名思义，该方法就是根据题意，直接书写正极或负极的反应方程式。
书写步骤如下：①判断正负极参与反应的物质；②写出反应物、得（或失）电子及化合价变化后的产物（负极发生失电子的氧化反应，正极发生得电子的还原反应）；③通过化合价的变化量写出得失电子数目；④调配左右电荷使其守恒（通常是用H +或OH -来调配，具体看溶液的酸碱环境）；⑤通过质量守恒补充其他相关物质。
下面通过例题体会书写步骤。
（图略）例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（N 2H 4）为燃料的电池装置如图所示，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。
请写出其正负极的电极反应方程式。
分析：本题是典型的燃料电池，首先书写负极的电极反应。
步骤如：①判断负极参与反应的物质。
负极发生氧化反应，本题中肼被氧化，参与负极反应。
（燃料电池中一般是燃料在负极被氧化）；②写出反应物、得（或失）电子及化合价变化后的产物。
根据图中信息可知：肼失去电子被氧化为氮气：N 2H 4- e - --- N 2↑;③通过化合价的变化量写出得失电子数目。
高中常见的原电池(化学电源)电极反应式的书写
常见的原电池（化学电源）电极反应式班级：姓名：座号：一次电池1、伏打电池：（负极—Zn、正极—Cu、电解液—H2SO4）负极：正极：总反应方程式（离子方程式）Zn + 2H+ == H2↑+ Zn2+2、铁碳电池：（负极—Fe、正极—C、电解液H2CO3 弱酸性)负极：正极：总反应方程式（离子方程式）Fe+2H+==H2↑+Fe2+ (析氢腐蚀)3、铁碳电池：（负极—Fe、正极—C、电解液中性或碱性)负极：正极：化学方程式2Fe+O2+2H2O==2Fe(OH)2 (吸氧腐蚀)4Fe(OH)2+O2+2H2O==4Fe(OH)3 2Fe(OH)3==Fe2O3 +3 H2O (铁锈的生成过程) 4、镁---铝电池（负极--Al、正极--Mg 电解液KOH）负极(Al)：正极(Mg）：化学方程式：2Al + 2OH–+ 2H2O ＝2AlO2–—+ 3H25、碱性锌锰干电池：（负极—Zn、正极—C、电解液KOH 、MnO2的糊状物）负极：正极：化学方程式Zn +MnO2 +H2O == ZnO + Mn(OH)26、银锌电池：(负极—Zn、正极--Ag2O、电解液NaOH )负极：正极：化学方程式Zn + Ag2O + H2O == Zn(OH)2 + 2Ag二次电池（又叫蓄电池或充电电池）1、铅蓄电池：（负极—Pb 正极—PbO2 电解液—浓硫酸）放电时负极：正极：充电时阴极：阳极：总化学方程式Pb＋PbO2 + 2H2SO4放电2PbSO4+2H2O2、镍--镉电池（负极--Cd、正极—NiOOH、电解质溶液为KOH溶液）放电时负极：正极：充电时阴极：阳极：总化学方程式Cd + 2NiOOH + 2H2O放电Cd(OH)2 + 2Ni(OH)23、锂电池二型（负极LiC6、正极含锂的二氧化钴LiCoO2、充电时LiCoO2中Li被氧化，Li+还原以Li原子形式嵌入电池负极材料碳C6中，以LiC6表示）放电时负极: LiC6 – xe- ＝Li(1-x)C6 + x Li+ (氧化反应)正极：Li（1-x)CoO2 + xe- + x Li+ == LiCoO2(还原反应)充电时阴极：Li(1-x)C6 + x Li+ + xe- ＝LiC6(还原反应)阳极：LiCoO2 – xe-＝Li(1-x)CoO2 + x Li+(氧化反应)总反应方程式Li(1-x)CoO2 + LiC6 放电LiCoO2 + Li(1-x)C6燃料电池根据题意叙述书写常见于燃料电池，由于燃料电池的优点较多，成为了近年高考的方向。
高中化学新人教版教案-燃料电池方程式书写(教学设计)-全国公开课一等奖
燃料电池方程式书写教学设计教学目的：掌握燃料电池正负极和总反应化学方程式的书写教学方法讲解：1、燃料电池正极电极方程式书写：燃料电池正极一般通入的是氧气或空气，参与反应的是氧气。
结合不同的环境，正极方程式一般是比较固定的，只是结合负极反应，得失电子数不同即方程式系数不同而已。
O2+4e-=2O2-（环境为固体氧化物）O2+4e-+4H+=2H2O （环境为酸性条件）O2+4e-+2H2O=4OH-（环境为碱性条件）O2+4e-+2CO2=2CO32-（环境为熔融碳酸盐）从以上正极方程式可以看出：正极都是在O2+4e-的基础上结合环境得到的，简单来说就是抓住不同环境用不同离子来中和电子，环境为固体氧化物用O2-中和电子；环境为酸性条件用H+-中和电子；环境为碱性条件用OH-中和电子；环境为熔融碳酸盐用CO32-中和电子（不同环境中和电子的这些离子也适合负极和总反应），然后根据守恒法配平。
2、燃料电池负极电极方程式书写：燃料通入的一极为负极，很多老师在教学中都是先写总反应，然后把总反应减去正极，这样就拖慢了解题速度。
其实负极反应方程式也可以很快写出。
只要抓住负极反应方程式是：燃料失去电子，并且先弄明白不同环境不同元素的产物【小结一般规律：C（S）元素在碱性环境产物为CO32-（S O32-），在酸性、固体氧化物、熔融碳酸盐产物一般为CO2（S O2））；N元素在碱性环境、酸性、固体氧化物或熔融碳酸盐一般产物为N2），特殊产物看题意】，然后同样用不同环境的离子中和电子，最后也是根据守恒法配平。
比如以（08年山东理综·29）为例：以丙烷为燃料制作新型燃料电池，电池的正极通入O2和CO2，负极通入丙烷，电解质是熔融碳酸盐。
负极反应方程式：在教学中首先抓住负极是丙烷失去电子，到底失去多少电子，我们通过化合价一共升高多少来决定。
由于环境是熔融碳酸盐，所以产物为CO2，根据C化合价的变化我们知道一共失去20e-，根据环境用CO32-中和电子，最后用守恒法很快得到以下负极方程式：C3H8-20e-+ 10CO32- = 13CO2 + 4H2O。
高考常见的电池的电极反应式的书写
高中常见的原电池电极反应式的书写一次电池2、铁碳电池：负极—Fe、正极—C、电解液H2CO3弱酸性负极：Fe–2e-==Fe2+正极：2H++2e-==H2↑离子方程式Fe+2H+==H2↑+Fe2+3、铁碳电池：负极—Fe、正极—C、电解液中性或碱性负极：2Fe–4e-==2Fe2+正极：O2+2H2O+4e-==4OH化学方程式2Fe+O2+2H2O==2FeOH24FeOH2+O2+2H2O==4FeOH32FeOH3==Fe2O3+3H2O铁锈的生成过程5、普通锌锰干电池：负极—Zn、正极—C、电解液NH4Cl、MnO2的糊状物负极：Zn–2e-==Zn2+正极：2MnO2+2H++2e-==Mn2O3+H2O化学方程式Zn+2NH4Cl+2MnO2=ZnCl2+Mn2O3+2NH3↑6、碱性锌锰干电池：负极—Zn、正极—C、电解液KOH、MnO2的糊状物负极：Zn+2OH–2e-==ZnOH2正极：2MnO2+2H2O+2e-==2MnOOH+2OH－化学方程式Zn+2MnO2+2H2O==ZnOH2+MnOOH7、银锌电池：负极—Zn、正极--Ag2O、电解液NaOH负极：Zn+2OH––2e-==ZnOH2正极：Ag2O+H2O+2e-==2Ag+2OH－化学方程式Zn+Ag2O+H2O==ZnOH2+2Ag8、铝–空气–海水负极--铝、正极--石墨、铂网等能导电的惰性材料、电解液--海水负极：4Al－12e－==4Al3+正极：3O2+6H2O+12e－==12OH－总反应式为：4Al+3O2+6H2O===4AlOH3铂网增大与氧气的接触面9、镁---铝电池负极--Al、正极--Mg电解液KOH负极Al：2Al+8OH–-6e-＝2AlO2–+4H2O正极Mg：6H2O+6e-＝3H2↑+6OH–化学方程式：2Al+2OH–+2H2O＝2AlO2–+3H210、锂电池一型：负极--金属锂、正极--石墨、电解液LiAlCl4-SOCl2负极：8Li－8e－＝8Li+正极：3SOCl2＋8e－＝SO32－＋2S＋6Cl－化学方程式8Li＋3SOCl2===Li2SO3＋6LiCl＋2S二次电池又叫蓄电池或充电电池1、铅蓄电池：负极—Pb正极—PbO2电解液—浓硫酸放电时负极：Pb－2e－＋SO42－=PbSO4正极：PbO2＋2e－＋4H＋＋SO42－=PbSO4＋2H2O充电时阴极：PbSO4+2H+＋2e-==Pb+H2SO4阳极：PbSO4+2H2O－2e-==PbO2+H2SO4+2H+总化学方程式Pb＋PbO2+2H2SO4充电放电2PbSO4+2H2O2、铁--镍电池：负极--Fe、正极—NiO2、电解质溶液为KOH溶液放电时负极：Fe－2e—+2OH–==FeOH2正极：NiO2+2H2O+2e—==NiOH2+2OH–充电时阴极：FeOH2+2e—==Fe+2OH–阳极：NiOH2－2e—+2OH–==NiO2+2H2O总化学方程式Fe+NiO2+2H2O充电放电FeOH2+NiOH23、LiFePO4电池正极—LiFePO4,负极—石墨,含Li+导电固体为电解质放电时负极：Li－e—==Li+正极：FePO4+Li++e—==LiFePO4充电时：阴极：Li++e—==Li阳极：LiFePO4－e—==FePO4+Li+总化学方程式FePO4+Li充电放电LiFePO44、镍--镉电池负极--Cd、正极—NiOOH、电解质溶液为KOH溶液放电时负极：Cd－2e—+2OH–==CdOH2正极：2NiOOH+2e—+2H2O==2NiOH2+2OH–充电时阴极：CdOH2+2e—==Cd+2OH–阳极：2NiOH2－2e—+2OH–==2NiOOH+2H2O总化学方程式Cd+2NiOOH+2H2O充电放电CdOH2+2NiOH25、氢--镍电池：负极-LaNi5储氢合金、正极—NiOOH、电解质KOH+LiOH放电时负极：LaNi5H6－6e—+6OH–==LaNi5+6H2O正极：6NiOOH+6e—+6H2O==6NiOH2+6OH–充电时阴极：LaNi5+6e—+6H2O==LaNi5H6+6OH–阳极：6NiOH2－6e—+6OH–==6NiOOH+6H2O总化学方程式LaNi5H6+6NiOOH放电LaNi5+6NiOH26、高铁电池：负极—Zn、正极---石墨、电解质为浸湿固态碱性物质放电时负极：3Zn－6e-+6OH–==3ZnOH2正极：2FeO42—+6e-+8H2O==2FeOH3+10OH–充电时阴极：3ZnOH2+6e-==3Zn+6OH–阳极：2FeOH3－6e-+10OH–==2FeO42—+8H2O总化学方程式3Zn+2K2FeO4+8H2O充电放电3ZnOH2+2FeOH3+4KOH7、锂电池二型负极LiC6、正极含锂的二氧化钴LiCoO2、充电时LiCoO2中Li被氧化,Li+还原以Li原子形式嵌入电池负极材料碳C6中,以LiC6表示放电时负极:LiC6–xe-＝Li1-xC6+xLi+正极：Li1-x CoO2+xe-+xLi+==LiCoO2充电时阴极：Li1-x C6+xLi++xe-＝LiC6阳极：LiCoO2–xe-＝Li1-xCoO2+xLi+总反应方程式Li1-x CoO2+LiC6充电放电LiCoO2+Li1-xC6燃料电池一、氢氧燃料电池1、电解质是KOH溶液碱性电解质负极：H2–2e-+2OH—===2H2O正极：O2+H2O+4e-===OH—总反应方程式2H2+O2===2H2O2、电解质是H2SO4溶液酸性电解质负极：H2–2e-===2H+正极：O2+4H++4e-===2H2O总反应方程式2H2+O2===2H2O3、电解质是NaCl溶液中性电解质负极：H2–2e-===2H+正极：O2+H2O+4e-===4OH—总反应方程式2H2+O2===2H2O二、甲醇燃料电池1．碱性电解质铂为两极、电解液KOH溶液正极：3O2+12e-+6H20===12OH-负极：2CH3OH–12e-+16OH—===2CO32-+12H2O总反应方程式2CH3OH+3O2+4KOH===2K2CO3+6H2O2.酸性电解质铂为两极、电解液H2SO4溶液正极：3O2+12e--+12H+==6H2O还原反应负极：2CH3OH–12e-+2H2O==12H++2CO2总反应式2CH3OH+3O2===2CO2+4H2O三、CO燃料电池1、熔融盐铂为两极、Li2CO3和Na2CO3的熔融盐作电解质,CO为负极燃气,空气与CO2的混合气为正极助燃气正极：O2＋4e-＋2CO2＝2CO32--负极：2CO＋2CO32-–4e-==4CO2总反应式：2CO＋O2＝2CO22、酸性电解质铂为两极、电解液H2SO4溶液正极：O2+4e--+4H+==2H2O负极：2CO–4e-+2H2O==2CO2+4H+总反应式：2CO＋O2＝2CO2四、肼燃料电池铂为两极、电解液KOH溶液正极：O2+2H2O+4e-==4OH—负极：N2H4+4OH—--4e-==N2+4H2O总反应方程式N2H4+O2===N2+2H2O五、甲烷燃料电池1．碱性电解质铂为两极、电解液KOH溶液正极：2O2+2H2O+8e-==8OH—负极：CH4+10OH—--8e-==CO32-+7H2O总反应方程式CH4+2KOH+2O2===K2CO3+3H2O2、酸性电解质铂为两极、电解液H2SO4溶液正极：2O2+8e-+8H+==4H2O负极：CH4--8e-+2H2O==8H++CO2总反应方程式CH4+2O2===CO2+2H2O六、丙烷燃料电池铂为两极、正极通入O2和CO2、负极通入丙烷、电解液有三种1、电解质是熔融碳酸盐K2CO3或Na2CO3正极：5O2+20e-+10CO2==10CO32-负极：C3H8--20e-+10CO32-==3CO2+4H2O总反应方程式C3H8+5O2===3CO2+4H2O2、酸性电解质电解液H2SO4溶液正极：5O2+20e-+26H+==10H2O负极：C3H8--20e-+6H2O==3CO2+20H+总反应方程式C3H8+5O2===3CO2+4H2O3、碱性电解质铂为两极、电解液KOH溶液正极：5O2+20e-+10H2O==20OH—负极：C3H8--20e-+26OH—==3CO32-+17H2O总反应方程式C3H8+5O2+6KOH===3K2CO3+7H2O七、乙烷燃料电池铂为两极、电解液KOH溶液正极：7O2+28e-+14H2O==28OH—负极：2C2H6--28e-+36OH—==4CO32-+24H2O总反应方程式2C2H6+7O2+8KOH===4K2CO3+10H2O。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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。
燃料电池有很多，下面主要介绍几种常见的燃料电池，希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：2H2＋O2＝2H2O
电极反应特别要注意电解质，有下列三种情况：
1．电解质是KOH溶液（碱性电解质）
负极发生的反应为：H2＋2e－＝2H＋,2H＋＋2OH－＝2H2O,所以：
负极的电极反应式为：H2– 2e－＋2OH－＝2H2O；
正极是O2得到电子，即：O2＋4e－＝2O2－，O2－在碱性条件下不能单独存在，只能结合H2O 生成OH－即：2O2－＋2H2O＝4OH－，因此，正极的电极反应式为：O2＋H2O＋4e－＝4OH－。
2．电解质是H2SO4溶液（酸性电解质）
负极的电极反应式为：H2 ＋2e－＝2H＋
正极是O2得到电子，即：O2＋4e－＝2O2－，O2－在酸性条件下不能单独存在，只能结合H ＋生成H2O即：O2－＋2 H＋＝H2O，因此
正极的电极反应式为：O2＋4H＋＋4e－＝2H2O(O2＋4e－＝2O2－，2O2－＋4H＋＝2H2O)
3. 电解质是NaCl溶液（中性电解质）
负极的电极反应式为：H2＋2e－＝2H＋正极的电极反应式为：O2＋H2O＋4e－＝4OH－
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OH－；
3.中性溶液反应物中无H＋和OH－；
4.水溶液中不能出现O2－。
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：2CH4O＋3O2＋4KOH＝2K2CO3＋6H2O
正极的电极反应式为：3O2＋12e－＋6H2O＝12OH－
负极的电极反应式为：CH4O －6e－＋8OH－＝CO32－＋6H2O
2. 酸性电解质（H2SO4溶液为例）
总反应：2CH4O＋3O2＝2CO2＋4H2O
正极的电极反应式为：3O2＋12e－＋12H＋＝6H2O
负极的电极反应式为：2CH4O－12e－＋2H2O＝12H＋＋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还要与KOH反应生成K2CO3，所以总反应为：CH4＋2KOH＋2O2＝K2CO3＋3H2O。
负极发生的反应：CH4– 8e－＋8OH－＝CO2＋6H2O CO2＋2OH－＝CO32－＋H2O，所以：负极的电极反应式为：CH4＋10 OH－＋8e－＝CO32－＋7H2O
正极发生的反应有：O2＋4e－＝2O2－和O2－＋H2O＝2OH－所以：
正极的电极反应式为：O2＋2H2O＋4e－＝4OH－
说明：掌握了甲烷燃料电池的电极反应式，就掌握了其它气态烃燃料电池的电极反应式四、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
水为电解质，靠空气中的氧气使铝不断被氧化而产生电流。
只要把灯放入海水中数分钟，就会发出耀眼的白光。
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：4Al －12e －＝4Al 3＋；正极的电极反应式为：3O 2＋6H 2O ＋12e －
＝12OH －
总反应式为：4Al ＋3O 2＋6H 2O ＝4Al(OH)3
说明：铝板要及时更换,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 2CO 3和Na 2CO 3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：
负极反应式：2CO ＋2CO -
23−→−4CO 2＋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，若分别向________(填“正”或“负”，下同)极通入可燃性气体，向________极通入O 2，则电路中就有电流通过，试完成下列问题：
命题意图：考查学生书写燃料电池电极反应的能力。
知识依托：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。
●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巧妙方法。
2、O2－在酸性（H+）条件下不能单独存在，只能结合H＋生成H2O;
O2－在碱性(OH－)条件下不能单独存在，只能结合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，则：
(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”)。
3.将Al、Fe两电极分别插入盛有稀HNO3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·L－1的H2SO4(aq)中组成原电池，试回答1中三问。
附：参考答案
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：
O2＋4e－====2O2－
O2－半径很小，在熔盐中不能单独存在，被CO2分子俘获：
CO2＋O2－====CO-2
3
将正、负两极上的电极反应式叠加，可得总反应方程式。
答案：O2＋2CO2＋4e－====2CO-2
3
2CO＋O2====2CO2
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：(1)6H2O＋6e－====6OH－＋3H2↑(或6H＋＋6e－====3H2↑)
＋4H2O
(2)2Al－6e－＋8OH－====2AlO-
2
＋3H2↑变小
(3)2Al＋2OH－＋2H2O====2AlO-
2
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提供。
正极上，O2得电子变为O2－，O2－与H＋结合生成H2O。
如果有水生成，溶液的浓度和pH都会发生变化。
(而非H＋)
3.提示：活泼金属Al失电子变成Al3＋，电子由负极流向正极，正极上NO-
3
得电子变成NO逸出，同时有H＋参加反应，与NO-
的另外2个－2价的O原子结合成H2O分
3
子。
答案：(1)4H＋＋NO-
＋3e－====2H2O＋NO↑
3
(2)Al－3e－====Al3＋
====Al3＋＋2H2O＋NO↑变大
(3)Al＋4H＋＋2NO-
3
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Cu2＋，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。
而在水参加的电极反应式中，H2O分子可拆为H＋和OH－，所以浓硫酸参加的电极反应式中，
H2SO4分子可拆成H＋和SO-2
；而依照离子方程式的写法，可知在电池反应中H2SO4分子不能
4
拆分为离子。
因为电池反应中，H2SO4被消耗，且有H2O生成，所以H2SO4逐渐变稀，c(H＋)逐渐变大，pH逐渐变小，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Al3＋，正极上H＋得电子变为H2。
稀H2SO4被消耗，c(H＋)变小，pH变大。
＋2e－====2H2O＋SO2↑，后来：2H＋＋2e－====H2↑答案：(1)开始：4H＋＋SO-2
4
(2)开始：Cu－2e－====Cu2＋，后来：Al－3e－====Al3＋
(3)开始：Cu＋2H2SO4(浓)====CuSO4＋2H2O＋SO2↑，后来：2Al＋3H2SO4(稀)==== Al2(SO4)3＋3H2↑先变小后变大。