从燃料电池谈电极反应方程式书写的技巧

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巧写有机燃料电池电极反应式

把化学能转化为电能的装置或通过自发的氧化还原反应产生电流的装置称为原电池。

原电池反应属于自发的氧化还原反应，通常只要是一个放热的氧化还原反应，理论上均可设计成原电池反应。

原电池电极反应式的书写，特别是有机燃料电池电极反应式的书写，在高考中占有重要的地位，是高频考点，也是难点，同学们在这一块知识点的处理上很棘手。

下面，笔者就谈谈自己在书写原电池电极反应式的一些个人见解，敬请同仁斧正。

一、背景原电池实质上是把一个完整的氧化还原反应的氧化反应和还原反应分别在两个电极发生，通过闭合回路，实现电子的定向移动而形成电流，从而实现了化学能转化为电能的过程。

这样就涉及电子和离子的定向移动来平衡电荷，故在书写和配平电极方程式时，应涉及电子守恒和电荷守恒，所以，其配平又有不同于氧化还原反应配平的地方，这就给配平带来不便。

二、配平方法（一）化合价升降法配平电极方程式，需先确定反应条件的影响。

有机物燃料电池，它可以是酸性环境放电，也可以是碱性环境放电，且C 稳定化合价为+4价。

酸性环境中，+4价C 以CO 2形式存在；碱性环境中，+4价C 以CO 32-形式存在。

所以酸性环境放电和碱性环境放电的电极方程式又有所不同。

例如：1.甲烷燃料电池（1）酸性环境负极：CH 4失去电子，C 从-4价升高到+4价，失去8个电子，即：CH 4－8e －=CO 2，根据酸性环境和电荷守恒，应在等号后加8H +；根据氢原子守恒，应在等号前加2H 2O ，最后得到的负极电极反应式为：CH 4+2H 2O －8e －=CO 2+8H +。

正极：O 2得到电子，O 从0价降低到-2价，得到4个电子，即：O 2+4e －=2O 2-，但O 2-不能存在于溶液中，酸性环境中以H 2O形式存在，正极反应式为：O 2+4H ++4e －=2H 2O 。

总反应式为：CH 4+2O 2=CO 2+2H 2O（2）碱性环境负极：CH 4失去电子，C 从-4价升高到+4价，失去8个电子，即：CH 4－8e －=CO 32-，根据碱性环境和电荷守恒，应在等号前加10OH －，等号后加2H 2O ，最后得到的负极电极反应式为：CH 4+10OH －－8e －=CO 32-+7H 2O 。

燃料电池电极反应式书写的规律

燃料电池电极反应式书写的规律山东省东营市利津县第二中学孙娟妮殷建鹏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，在学习原电池时，学生最感到困难的是电极反应式的书写，特别燃料电池的电极反应式的书写，为了帮助同学们准确把握这类电池的电极反应式的写法，我结合自己的教学体会谈谈这方面的问题，供大家参考。

燃料电池是一种不经燃烧，将燃料的化学能经过电化学反应直接转变为电能的装置，它和其它电池中的氧化还原反应一样，都是自发的化学反应，不会发出火焰，其化学能可以直接转化为电能的一种电池。

燃料即化石燃料以及由此得到的衍生物，如氢、肼、烃、煤气等液体和气体燃料；氧化剂仅限于氧和空气。

燃料电池基本结构与一般化学电源相同，由正极（氧化剂电极）、负极（燃料电极）和电解质构成，但其电极本身仅起催化和集流作用。

燃料电池工作时，活性物质由外部供给，因此，原则上说，只要燃料和氧化剂不断地输入，反应产物不断地排出，燃料电池就可以连续放电，供应电能。

氢氧燃料电池基本结构所有的燃料电池的工作原理都是一样的，其电极反应的书写同样是有规律可循的。

书写燃料电池电极反应式的步骤类似于普通原电池，在书写时应注意以下几点：1.电池的负极一定是可燃性气体，失电子，元素化合价升高，发生氧化还原反应；电池的正极一定是助燃性气体，得电子，化合价降低，发生还原反应。

2.燃料电池两电极材料一般都不参加反应，反应的是通到电极上的燃料和氧气，两电极只是传导电子的作用。

3.电极反应式作为一种特殊的离子反应方程式，也必需遵循原子守恒，得失电子守恒，电荷守恒。

4.写电极反应时，一定要注意电解质是什么，其中的离子要和电极反应中出现的离子相对应，在碱性电解质中，电极反应式不能出现氢离子，在酸性电解质溶液中，电极反应式不能出现氢氧根离子。

5.正负两极的电极反应式在得失电子守恒的条件下，相叠加后的电池反应必须是燃料燃烧反应和燃料产物于电解质溶液反应的叠加反应式。

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

专题：如何书写燃料电池的电极反应式

专题：如何书写燃料电池的电极反应式方法：首先书写燃料电池总反应方程式(一定要注意电极产物是否与电解质溶液反应)，第二抓住电解质导电介质以及离子的移动规律。

氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分酸性和碱性两种。

电池总反应为： 2H2＋O2==2H2O酸性：负极：；正极：；碱性：负极：；正极：；【思考】：氢氧燃料电池的电解质溶液若改为其他介质时，电极反应式又如何书写？例1、固体氧化物燃料电池(SOFC)以固体氧化物作为电解质。

其工作原理如右图所示：下列关于固体燃料电池的有关说法正确的是A.电极b为电池负极，电极反应式为：O2＋4e－＝4O2－B.固体氧化物的作用是让电子在电池内通过C.若H2作为燃料气，则接触面上发生的反应为：H2＋2OH－－4e－＝2H＋＋H2OD.若C2H4作为燃料气，则接触面上发生的反应为：C2H4＋6O2－－12e－＝2CO2＋2H2O【对照比较1】：（广东）一种新型燃料电池，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—。

下列对该燃料电池说法正确的是A．在熔融电解质中，O2—由负极移向正极B．电池的总反应是：2C4H10 + 13O2→ 8CO2 + 10H2OC．通入空气的一极是正极，电极反应为：O2 + 4e— = 2O2—D．通入丁烷的一极是正极，电极反应为：C4H10 + 26e— + 13O2—== 4CO2 + 5H2O【对照比较2】：（10安徽）某固体酸燃料电池以CaHSO4固体为电解质传递H＋，其基本结构见下图，电池总反应可表示为：2H2＋O2＝2H2O，下列有关说法正确的是A.电子通过外电路从b极流向a极B.b极上的电极反应式为：O2＋2H2O＋4e－＝4OH－C.每转移0.1 mol电子，消耗1.12 L的H2D.H＋由a极通过固体酸电解质传递到b极【对照比较3】：有一种MCFC型燃料电池，该电池所用燃料为H2和空气，电解质为熔融的K2CO3。

燃料电池的电极反应式的书写

燃料电池的电极反应式的书写1. 电池的负极发生氧化反应，电极材料本身要参加反应或电极材料上的物质要参加反应，反应生成物直接进入溶液或者与电解质溶液发生反应，生成新的物质或离子。

2. 电池的正极发生还原反应，氧气在这里得电子。

3. 电池的正极和负极发生反应时，粒子得失电子的数目相等，负极失去的电子数目等于正极得到的电子数目。

明确了电极反应式书写的原则，然后在不考虑电解质溶液参加反应的情况下写出“电极反应式”，再根据电解质溶液的性质去判断电极反应产物。

二、电极反应产物的判断负极：电极材料本身参加反应或电极材料上的物质参加反应，燃料电池中是燃料在此失去电子而被氧化，若燃料与氧气的氧化产物能够与电解质溶液中的粒子发生反应，则该粒子一般要参加该电极的电极反应，例如，在甲烷燃料电池中，其负极的电极反应式为：CH4＋10OH-－8e- === CO32-＋7H2O（其思考过程是：甲烷的氧化产物是二氧化碳，生成的二氧化碳能与电解质溶液中的氢氧根离子反应，生成碳酸根离子，因此必须考虑氢氧根离子参加反应。

）在氢氧燃料电池中，其负极的电极反应式为：（碱性型）2H2＋4OH-－4e- === 4H2O（酸性型）2H2－4e- === 4H+原因是甲烷燃料电池中的氧化产物二氧化碳能与氢氧根离子反应，生成碳酸根离子；氢氧燃料电池中的氧化产物氢离子能和氢氧根离子反应生成水（碱性型）。

正极：由于是氧气在这里得到电子，生成物到底是氧离子还是氢氧根离子，要看电解质溶液所处的环境。

若是水溶液，则是氢氧根离子；若是熔融状态，则是氧离子。

例如，在甲烷燃料电池中，其正极的电极反应式为：2O2＋4H2O＋8e- === 8OH-在氢氧燃料电池中，其正极的电极反应式为：（碱性型）O2＋2H2O＋4e-- === 4OH—（酸性型）O2＋4H+＋4e-- === 2H2O三、反应过程中得失电子多少的确定粒子参加电极反应时，得失电子数目多少的计算，可以根据粒子参加反应前后化合价的变化数目来确定，粒子得失电子数目等于粒子反应前后化合价的变化数值。

燃料电池电极反应方程式的书写

2、电解质是H2SO4溶液（酸性电解质）
总反应方程式 2H2 + O2 === 2H2O 负极：2H2 –4e-
=== 4H+ (氧化反应)
正极：O2 + 4H+ + 4e- === 2H2O (还原反应)
3、电解质是NaCl溶液（中性电解质）
总反应方程式 2H2 + O2 === 2H2O 负极：2H2 – 4e-
燃料电池电极反应方程式的书写
新疆乌鲁木齐市第二十三中学李艳华
燃料电池
燃料电池反应实际上等同于燃料的燃烧反应，但要特别注意介质对产物的影响。
电解质溶液：KOH等强碱、 H2SO4等强酸、NaCl等盐溶液
燃料电池的电极反应的书写
①先写总反应：燃料在氧气中的燃烧若有CO2生成，且电解质为强碱时，考虑CO2+2OH—=CO32—+H2O ②再写相对简单电极反应：
=== 4H+(氧化反)
正极：O2 + 2H2O + 4e- === 4OH—(还原反应)
二、甲烷燃料电池１、酸性电解质（铂为两极、电解液H2SO4溶液）总反应方程式 CH4 + 2O2 === CO2 + 2H2O 负极： CH4 -- 8e- + 2H2O == CO2 +8H+ (氧化反应)
3、熔融盐（铂为两极、Li2CO3和Na2CO3的熔融盐作电解质，甲烷为
负极燃气，空气与CO2的混合气为正极助燃气）
总反应方程式
CH4 + 2O2 === CO2 + 2H2O
负极： CH4 － 8e－＋ 4CO32－＝ 5CO2 ＋ 2H2O 正极： 2O2 ＋ 8e－＋ 4CO2 ＝ 4CO32-

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。

几种常见的燃料电池电极反应式的书写讲解学习

几种常见的燃料电池电极反应式的书写原电池电极反应式的书写是高考中的重要考点，原电池的种类很多，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，就是两极不一定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的工作原理及电极反应式的书写，希望从中发现规律，举一反三。

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。

燃料电池电极反应式的书写技巧

燃料电池电极反应式的书写技巧作者：王凯来源：《中学课程辅导·教师通讯》2020年第04期电化学是高考化学中的必定考查知识点，通常以选择题的形式出现，有时也以填空题形式在大题中出现，其中常常考察到原电池电极反应式的书写，又尤以燃料电池电极反应式的书写考察居多，许多资料上讲述的电极反应式的书写方式是：先写出原电池的总反应，再写出正负极中电极反应式较简单一极的反应式，然后用总反应式减去已写出的一极的电极反应式，就得出另一极的电极反应式。

笔者认为这种方法应用于燃料电池时，步骤繁琐，且易出错，因要完成整个过程，需要书写两次化学方程式，且将两个化学方程式相减一次。

要想结果正确，则这两次化学方程式书写都必须正确，且化学方程式相减也必须正确，如果中间有任一环节出错，结果就会错误。

甚至有时还会出现为写出一个电极反应式，需写出原电池的总反应式和另一极的电极反应式的情况，不简洁，费时，费力，事半功倍。

实际书写时，因这种方法书写步骤多，学生其实不易掌握，往往出错，准确率低。

使得本来应是学生得分的简单题，反而会失分，影响高考成绩。

笔者在实际教学中，总结了应用氧化还原法书写不同介质中燃料电池电极反应式的简洁方法，在此与大家分享，以期能对高考学子有所帮助，助力高考。

一般情况下燃料电池都是一极充燃料，一极充氧气，充燃料的一极为负极，充氧气的一极为正极。

下面笔者就以这一类燃料电池为例，讲解燃料电池电极反应式的简洁书写方法。

一、以NaOH等碱性物质溶液为介质的燃料电池例1、CH4碱性燃料电池先写出正极反应式：O2+4e-+2H2O=4OH-，事实上，只要是以碱性物质溶液为介质的燃料电池，充O2的这一极电极反应式都相同。

再写负极反应式：可写出通式为CH4-e-+OH-=CO32-+H2O ，再用化合价升降法配平，CH4中碳为-4价，CO32-中碳为+4价，碳从-4价到+4价，化合价升了8，因此失了8个电子，整体上看方程式，左边失了8个电子，右边还有两个单位负电荷，依据电荷守恒，左边应有10个负电荷，因此在氢氧根前配10，再根据质量守恒配平水和其它物质，配平后的化学方程式为：CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O例2：葡萄糖碱性燃料电池充氧气的一极为正极，电极反应式：O2+4e-+2H2O=4OH-，负极反应通式：C6H12O6-e-+OH-=CO32-+H2O ， C6H12O6中碳为0价，CO32-中碳为+4价，碳从0价到+4价，化合价升了4，因此失了4个电子，一个葡萄糖分子中有6个碳原子，因此失了24个电子，，整体上看方程式，左边失了24个电子，右边还有12个单位负电荷，依据电荷守恒，左边应有36个单位负电荷，因此在氢氧根前配36，再根据质量守恒配平水，配平后的化学方程式为：C6H12O6-24e-+36OH-=6CO32-+24H2O二、以HCl等酸性物质溶液为介质的燃料电池例3、CH3OH酸性燃料电池写出正极反应通式：O2+4e-+4H+=2H2O，同理只要是以酸性物质溶液为介质的燃料电池，充O2的这一极电极反应式都相同。

燃料电池电极方程式的书写

燃料电池电极方程式的书写燃料电池是一种不经过燃烧，而通过化学反应将燃料的化学能直接转化为电能的装置。

其放电过程无污染、无噪音、高效率，是一种绿色电池。

燃料电池虽然种类多样，但其基本结构类似：电极材料一般是惰性电极，具有很强的催化能力，如铂电极、活性炭电极等，还原剂（燃料）在电池的负极发生反应，氧化剂（通常是氧气或空气）在电池的正极发生反应，其组成一般可表示为：（－）燃料—电解质—Ｏ２（＋）。

常见的电解质有水性电解质、固体氧化物电解质和熔融碳酸盐电解质等。

以下根据燃料电池电解质的不同，其电极反应方程式的书写方法：一、水性电解质（酸性、中性或碱性的溶液）燃料电池电极反应方程式的书写比较复杂，但有一定规律可循，通常按下述三个步骤可以顺利写出电极方程式：１．写总反应：电化学反应的最终产物与燃料燃烧的产物相同，可以根据燃料的燃烧反应写出燃料电池的总反应。

２．写出正极反应：燃料电池的正极为Ｏ２得电子的反应，１个Ｏ２分子得到４个电子转变成２个Ｏ２－，但应注意Ｏ２－在电解质溶液中不能稳定存在，如果是酸性电解质，Ｏ２－要结合Ｈ＋生成Ｈ２Ｏ：Ｏ２＋４ｅ－＋４Ｈ＋＝２Ｈ２Ｏ；如果电解质溶液显碱性或中性，则Ｏ２－与Ｈ２Ｏ结合生成ＯＨ－：Ｏ２＋４ｅ－＋２Ｈ２Ｏ＝４ＯＨ－。

３．根据电池的总反应和正极反应凑出负极反应，要求正、负极反应相加能得到总反应。

该步骤的技巧是要将总反应方程式和正极反应中Ｏ２前的计量数化为相同值，然后相减。

例１．写出氢氧燃料电池分别以稀Ｈ２ＳＯ４、ＮａＯＨ和Ｎａ２ＳＯ４溶液作电解质时的电极反应。

解析：氢氧燃料电池的组成可以表示为（－）Ｈ２—电解质—Ｏ２（＋），Ｈ２在负极参加反应被氧化为Ｈ＋，Ｈ＋在酸性或中性溶液中能稳定存在，但在碱性溶液中，Ｈ＋要与电解质溶液中的ＯＨ－结合生成Ｈ２Ｏ。

Ｏ２在正极参加反应，根据前面的介绍，可以写出Ｏ２在不同电解质溶液中的电极反应。

答案为：Ｈ２ＳＯ４溶液：（－）Ｈ２－２ｅ－＝２Ｈ＋，（＋）Ｏ２＋４ｅ－＋４Ｈ＋＝２Ｈ２Ｏ；ＮａＯＨ溶液：（－）Ｈ２－２ｅ－＋２ＯＨ－＝２Ｈ２Ｏ，（＋）Ｏ２＋４ｅ－＋２Ｈ２Ｏ＝４ＯＨ－；Ｎａ２ＳＯ４溶液：（－）Ｈ２－２ｅ－＝２Ｈ＋，（＋）Ｏ２＋４ｅ－＋２Ｈ２Ｏ＝４ＯＨ－。

学习园地多种燃料电池电极反应式的书写

燃料电池是原电池的具体应用，是应用前景非常广阔的绿色化学能源，在近几年的高考试卷中相关内容的考查也颇受青睐，尤其是不同环境中电极反应式的书写让很多学生伤透脑筋。

为了帮助学生准确把握常见燃料电池电极反应式的书写方法，笔者结合个人的教学实践经验谈谈这方面的问题。

一、常见燃料电池的种类燃料电池种类繁多，除了氢氧燃料电池，还有熔融碳酸盐燃料电池、固体氧化物燃料电池、金属空气电池等。

随着研究的深入还会有新的燃料电池出现。

一般可根据燃料的燃烧反应写出燃料电池的总反应式，如氢氧燃料电池的总反应式为2H2+O22H2O。

但要注意电解质环境，如在碱性环境中，甲烷燃料电池的总反应式为CH4+2O2+2OH-CO2-3+3H2O。

燃料电池的工作原理遵循氧化还原反应的有关规律，即负极失电子，化合价升高，正极得电子，化合价降低。

因此一般正极反应式的书写基础都是O2+4e-2O2-，而O2-的何去何从与电解质环境有关，现将常见四种电解质环境中正极反应式的书写归纳如下。

（1）酸性溶液（如稀硫酸）在正极O2+4e-2O2-，酸性溶液中2O2-+4H+2H2O，因此正极反应式为O2+4e-+4H+2H2O。

（2）碱性溶液（如氢氧化钾溶液）在正极O2+4e-2O2-，碱性溶液中2O2-+2H2O4OH-，因此正极反应式为O2+4e-+2H2O4OH-。

这里注意（1）、（2）两种情况均为含水环境。

（3）熔融的碳酸盐为电解质（如熔融K2CO3）说明：熔融盐燃料电池具有高的发电效率，可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，CO为燃气，空气与CO2的混合气体为助燃气，制得在650℃下工作的燃料电池。

在正极O2+4e-2O2-，熔融的碳酸盐中2O2-+2CO22CO2-3，因此正极反应式为O2+4e-+2CO22CO2-3。

（4）固体氧化物为电解质（如固体氧化锆-氧化钇，可传导O2-）说明：固体氧化物燃料电池是美国西屋（Westinghouse）公司研制开发的。

燃料电池电极方程的书写

2. 羰基中的碳和氧都是sp2杂化，碳原子和氧原子各提供一个sp2杂化轨道轴向重叠形成C—Oσ键，碳和氧的未杂化2p轨道平行重叠形成π键；所以，碳氧双键和碳碳双键有相似之处，表现在π键易断裂而发生加成反应。
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
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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
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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。
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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
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• 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。
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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＋

“五步法书写燃料电池电极反应式

“五步法书写燃料电池电极反应式
一、写出燃料燃烧的化学方程式
CH4+2O2=CO2+2H2O
二、看燃烧产物能否与电解质溶液发生反应
甲烷燃料电池在酸性电解质中生成CO2和H2O，即CH4+2O2=CO2+2H2O；在碱性电解质中生成CO2-3离子和H2O，即CO2+2KOH=K2CO3+H2O。

三、确定燃料电池的总反应
（1）如果燃烧产物不与电解质溶液发生反应，则燃烧的化学方程式
即为总反应。

（2）如果燃烧产物与电解质溶液反应则将一、二中两个反应加和即
可得到总反应。

四、写出燃料电池正极反应式
因为燃料电池正极反应物一律是氧气，正极反应的本质都是O2得电
子生成O2-离子，故正极反应式的基础都是O2+4e-=2O2-。

1.电解质为酸性电解质溶液（如稀硫酸）
2.电解质为中性或碱性电解质溶液（如氯化钠溶液或氢氧化钠溶液）
3.电解质为熔融的碳酸盐（如Li2CO3和Na2CO3熔融盐混合物）
在熔融的碳酸盐环境中，其正极反应式为
4.电解质为固体电解质（如固体氧化锆—氧化钇）
五、燃料电池负极反应式的书写
燃料电池负极反应物种类比较繁多，可为氢气、水煤气、甲烷、丁烷、甲醇、乙醇等可燃性物质。

不同的可燃物有不同的书写方式，要想先写出
负极反应式相当困难。

一般燃料电池的负极反应式都是采用间接方法书写，即按上述要求先正确写出燃料电池的总反应式和正极反应式，然后在电子
守恒的基础上用总反应式减去正极反应式即得负极反应式。

燃料电池电极反应式书写方法论文

燃料电池电极反应式书写方法论文摘要：燃料电池发生电化学反应的最终产物与燃料燃烧的产物相同，正负两极的电极反应式在得失电子守恒的条件下，两电极反应式相加，消去电子后得电池总反应式与燃料燃烧的化学反应方程式相同。

所有燃料电池的工作原理都是一样的，即氧化还原反应，而氧化还原反应的本质是：反应过程中有电子的得失或转移，其特征是反应前后元素的化合价发生改变，因此，只要根据负极燃料燃烧前后元素化合价的变化即可直接书写电极反应式，其电极反应的书写同样是有规律可循的。

所有的燃料电池的工作原理书写燃料电池电极反应式的步骤类似于普通原电池。

一、燃料电池电极反应式书写方法1.列物质，标得失（列出电极上的物质变化，根据价态变化标明电子得失）。

2.选离子，配电荷（根据介质选择合适的离子，配平电荷，使符合电荷守恒）。

3.巧用水，配个数（通常介质为水溶液，可选用水配平质量守恒）。

二、燃料电池电极反应式书写实例探究例1.氢氧燃料电池（以惰性金属铂做电极，H2燃料在不同电解质中的电极反应）中性电解质溶液中（NaCl溶液为例），负极通入H2，正极通入O2，正极反应O2得到电子首先变为O2-，O2-与中性电解质溶液中H2O 结合生成OH- ，或者最好让学生记住规律，有O2参加的正极反应记为：吸1 mol O2 喝2 mol H2O再吃4mol e- 生成4mol OH-，故正极反应式为：O2+2H2O + 4e- = 4 OH- ；在负极上1mol H2 失去 2mole- 生成2mol H+ ，根据电子守恒，其负极的电极反应式为：2H2-4e- = 4H+ ，总反应式为：2H2 + O2 = 2H2O 。

例2.含碳燃料电池（以石墨做电极，CH4 燃料在不同电解质中的电极反应）酸性电解质溶液中（H2SO4溶液为例），负极反应物CH4中碳元素的化合价为-4价，生成物为CO2 ，其碳元素化合价为+4价，反应过程中碳元素的化合价升高8 ，所以负极1mol CH4失去的电子数为8mol ，故负极的电极反应式为：CH4–8e- + 2H2O = CO2+ 8H+，正极氧气得到电子首先变为氧离子，在酸性溶液中生成的氧离子与氢离子结合生成水，根据电子守恒，其正极反应式为： 2O2+ 8e- +8H+ = 4H2O；总反应式为：CH4+2O2=CO2+2H2O 。

燃料电池电极反应式的书写

燃料电池的分类
一、燃料电池的分类
1、按燃料电池的运行机理分。
分为酸性燃料电池和碱性燃料电池 2.1碱性燃料电池（AFC） 2.3磷酸燃料电池（PAFC） 2.4熔融碳酸盐燃料电池(MCFC) 2.2质子交换膜燃料电池（PEMFC） 2.5固体氧化物燃料电池（SOFC）
2. 按电解质的种类不同，有酸性、碱性、熔融盐类或固体电解质
燃料电池电极反应式的书写方法二
第一步，先写出燃料电池的总反应方程式第二步，写出燃料电池的正极反应式；第三步，在电子守恒的基础上用燃料电池的总反应式减去正极反应式即得到负极反应式。
1、燃料电池总反应方程式的书写
因为燃料电池发生电化学反应的最终产物与燃料燃烧的产物相同，可根据燃料燃烧反应写出燃料电池的总反应方程式，但要注意燃料的种类。氢氧燃料电池，其电池总反应方程式不随电解质的状态和电解质溶液的酸碱性变化而变化，即2H2+O2=2H2O 含碳元素的可燃物，其电池总反应方程式就与电解质的状态和电解质溶液的酸碱性有关如甲烷燃料电池在酸性电解质中生成CO2和H2O，即 CH4+2O2=CO2+2H2O；在碱性电解质中生成CO32-离子和H2O，即 CH4+2OH-+2O2=CO32-+3H2O。
⑴电解质为酸性电解质溶液（如稀硫酸）
在酸性环境中， O2- 离子不能单独存在，可供 O2离子结合的微粒有H+离子和H2O，O2-离子优先结合H+离子生成H2O。这样，在酸性电解质溶液中，正极反应式为O2＋4H++4e-=2H2O。
例2、科学家预言，燃料电池将是21世纪获得电力的重要途径，美国已计划将甲醇燃料用于军事目的。一种甲醇燃料电池是采用铂或碳化钨作电极催化剂，在稀硫酸电解液中直接加入纯化后的甲醇，同时向一个电极通入空气。试回答下列问题： ⑴这种电池放电时发生的化学反应方程式 2+4H2O 是 2CH3OH+3O2=2CO 。

燃料电池电极反应方程式书写技巧

谈谈原电池电极反应式的书写技巧一般来说，原电池电极反应式的书写应注意一下四点：一般来说，原电池电极反应式的书写应注意一下四点：1.首先判断原电池的正负极首先判断原电池的正负极如果电池的正负极判断失误，则电极反应必然写错。

一般来说，较活泼的金属失去电子，为原电池的负极，但不是绝对的。

如镁片和铝片插入氢氧化钠溶液中组成的原电池虽然镁比铝活泼，但由于铝和氢氧化钠溶液反应失去电子被氧化，因而铝是负极，此时的电极反应为：负极：2Al －6e －=== 2Al 3+正极：6H 2O +6e －=== 6OH －+3H 2↑ 或 2Al 3++2H 2O +6e －+ 2OH －=== 2AlO 2－+ 3H 2↑ 再如，将铜片和铝片同时插入浓硝酸中组成原电池时，将铜片和铝片同时插入浓硝酸中组成原电池时，由于铝在浓硝酸中发生了钝化，由于铝在浓硝酸中发生了钝化，由于铝在浓硝酸中发生了钝化，铜却铜却失去电子是原电池的负极被氧化，此时的电极反应为：失去电子是原电池的负极被氧化，此时的电极反应为：负极：Cu －2e －=== Cu 2+正极：2NO 3－ + 4H + +2e －=== 2NO 2↑+2H 2O 2.要注意电解质溶液的酸碱性要注意电解质溶液的酸碱性在正负极上发生的电极反应不是孤立的，它往往与电解质溶液紧密联系。

如氢－氧燃料电池就分酸式和碱式两种，在酸性溶液中的电极反应：就分酸式和碱式两种，在酸性溶液中的电极反应：负极：2H 2－4e －=== 4H +正极O 2 + 4H + + 4e －=== 2H 2O 如果是在碱性溶液中，则不可能有H +出现，同样在酸性溶液中，也不能出现OH －。

由于CH 4、CH 3OH 等燃料电池在碱性溶液中，碳元素是以CO 32－离子形式存在的，故不是放出CO 2。

3.还要注意电子转移的数目还要注意电子转移的数目在同一个原电池中，负极失去电子的总数一定等于正极得到电子的总数，所以在书写电极反应式时，要注意电荷守恒。

燃料电池的方程式及电极反应式

几种常见的“燃料电池”的电极反应式的书写一、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+ 2H2O + 4e- === 4OH-。

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- === 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-+ 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。

燃料电池电极反应式的书写策略

配平方法
在书写电极反应式时，需要对参与反应的物质进行配平。配平的方法是根据电子转移的数量，确定参与反应的物质的比例关系。
电极反应式中的电子转移
电子转移过程
在燃料电池中，电子的转移过程是燃料电池工作的核心。在阳极上，燃料失去电子，产生阳极产物；在阴极上，氧气得到电子，产生阴极产物。
电子守恒
生电流。
燃料电池的电解质可以是质子交换膜、碱性溶液或熔融盐等。
燃料电池的阳极和阴极上发生反应的物质通常是氢气和氧气，也
可以是其他燃料和氧化剂。
燃料电池的类型
质子交换膜燃料电池
质子交换膜燃料电池是最常见的燃料电池类型之一。它使用质子交换膜作为电解质，通过氢气和氧气在阳极和阴极上的反应产生电流。
在这个反应式中，甲烷在催化剂的作用下被氧化成二氧化碳和水，同时释放出电子和氢离子。电子通过外电路到达阴极，氢离子则通过质子交换膜进入阴极。
甲醇燃料电池的阳极反应式
甲醇燃料电池的阳极反应式为：$\text{CH}_3\text{OH}\text{ } + \text{ }2H_2\text{O}\text{ } + 2e^-\text{ } \overset{催化剂}{\longrightarrow} \text{CO}_2\text{ } + 4H^-$
在这个反应式中，氢气在催化剂的作用下被氧化成氢离子和电子，其中氢离子通过质子交换膜进入阴极，电子则通过外电路到达阴极。
甲烷燃料电池的阳极反应式
甲烷燃料电池的阳极反应式为：$\text{CH}_4\text{ } + \text{ }2\text{H}_2\text{O}\text{ } + 2e^-\text{ } \overset{催化剂 }{\longrightarrow} \text{CO}_2\text{ } + 4\text{H}^+$

燃料电池电极反应式的书写技巧

燃料电池电极反应式的书写技巧作者：虞玲来源：《神州·上旬刊》2017年第02期初学原电池，大多数同学感到电极反应很难写，原电池电极反应与一般的氧化还原反应的书写是有差异的，有它自身的书写方法和技巧，我们只要掌握规律，强化练习还是可以掌握要领的。

下面笔者就结合自身的教学经验总结一下燃料电池电极反应式的书写技巧。

电极反应式书写总则：负极：失电子，发生氧化反应（一般是负极本身失电子）正极：得电子，发生还原反应（一般是溶液中阳离子在正极上得电子，但也可能是O2在正极上得电子（吸氧腐蚀），或正极本身得电子）总反应式（电池反应）=正极反应式+负极反应式如果知道电池总反应式：氧化剂+还原剂+（某介质）=还原产物+氧化产物+（另一介质），根据总反应找出氧化剂和氧化产物、还原剂和还原产物，电极反应的总模式是：负极：还原剂-ne—=氧化产物正极：氧化剂+ne—=还原产物其他参与反应的介质分子或离子，根据配平需要，添加在半反应的反应物或生成物中。

然而很多时候我们并不知道电池总反应式，那我们就需要根据不同的情况来进行分析。

今天在这我就特意讲一下燃料电池的书写技巧。

燃料电池的优点较多，也是近年高考的热点内容。

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，就是两极不一定是两根活动性不同的电极，也可以是两根相同的电极。

解决此类问题必须抓住一点：燃料电池反应实际上等同于燃料的燃烧反应，但要特别注意介质对产物的影响。

（1）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，总反应就是氢气的燃烧反应：2H2+O2=2H2O。

写电极反应式时特别要注意电解质，有以下三种情况：a、碱性电解质（电解质是KOH溶液）负极：H2-2e-+2OH—=2H2O（氧化反应）正极：O2+H2O+4e-=OH—（还原反应）总反应方程式2H2+O2=2H2Ob、酸性电解质（电解质是H2SO4溶液）负极：H2-2e-=2H+（氧化反应）正极：O2+4H++4e-=2H2O（还原反应）总反应方程式2H2+O2=2H2Oc、中性电解质（电解质是NaCl溶液）负极：H2-2e-=2H+（氧化反应）正极：O2+H2O+4e-=4OH—总反应方程式2H2+O2=2H2O[注意]电解质溶液中也要考虑离子共存的问题：H+不能存在于碱性溶液反应物、生成物中；2、OH-不能存在于酸性溶液反应物、生成物中；3、水溶液中不能出现O2-，O2-会在不同的环境当中，结合不同的粒子，一是自己能够稳定，酸性环境中结合H+后成为水；碱性环境或者中性环境中，O2-会结合H2O形成OH—。

快速书写燃料电池电极反应方程式

燃料电池电极反应方程式书写【学习目标】1、了解常见电池的分类及优点；2、了解一次电池、二次电池、燃料电池的基本构造、反应原理及应用。

3、重点掌握燃料电池电极方程式的书写【前情回顾】原电池重要内容总结：①电极反应类型：负活失氧（一般情况下，负极活泼失电子，发生氧化反应）②电子移动方向：从负到正（电子从负极流向正极）③电流移动方向：从正到负（电流从电源正极到负极）④离子移动方向：正正负负（内电路离子移动方向，阳离子移项正极，阴离子移项负极）【本节要点】一、化学电池电极反应式的书写1、根据装置书写电极反应式①先分析题目给定的图示装置，确定原电池正负极上的反应物质，并标出电子得失的数目。

②电极反应式的书写a．负极：活泼金属或H2失去电子生成阳离子；若电解质溶液中的阴离子与生成的阳离子不共存，则该阴离子应写入负极反应式。

如铅蓄电池，负极：Pb+SO42－－2e－＝PbS O4。

b．正极：阳离子得到电子生成单质或O2得到电子，若反应物是O2，则有以下规律：电解质溶液是碱性或中性：O2+2H2O+4e－＝4OH－电解质溶液是酸性；O2+4H++4e－＝2H2O③正负电极反应式相加得到电池反应的总反应方程式。

2、给出总反应式，写电极反应式如果题目给定的是总反应式，可分析此反应中的氧化反应或还原反应(即分析有关元素的化合价变化情况)，选择一个简单的变化去写电极反应式，另一极的电极反应式可直接写或将各反应式看作数学中的代数式，用总反应式减去已写出的电极反应式，即得结果。

以2H2+O2＝2H2O为例，当电解质溶液为KOH溶液时的电极反应式的书写步骤如下。

①根据总反应方程式分析有关元素化合价的变化情况，确定2 mol H2失掉4mol电子，初步确定负极反应为：2H2－4e－＝4H+。

②根据电解质溶液为碱性，与H+不能共存，反应生成水，推出OH－应写入负极反应式为：2H2+4OH－－4e－＝4H2O。

③用总反应式2H2+O2＝2H2O减去负极反应式得正极反应式为：2H2O+O2+4e－＝4OH－。

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