快速书写燃料电池电极反应方程式.docx
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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－＝PbSO4。
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－＝2H2O
③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2molH2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－。
3、燃料电池（X+O2+介质）（H+/OH-/固体氧化物/熔融碳酸盐）电极方程式书写
【秒杀技巧】
写：
反应物（燃料）；产物（例如，碱性：
CO32-，酸性CO2......）
算：
算电子得失（口诀：
碳4、氢1、氧-2）
配：
选离子（例如碱性：
OH-，酸性H+......）配电荷
补：
查氧补水配H、O原子
电极方程式书写
（1）正极方程式：
均为O2得4电子！
酸性：
O2+4e-+4H+＝2H2O
碱性：
O2+4e-+2H2O＝4OH－
固体氧化物：
O2+4e-=2O2-
熔融碳酸盐：
O2＋2CO2＋4e-=2CO32-
（使用条件：
高温）
（2）负极方程式：
失电子数（碳四氢一氧减二，氮变氮气不计算！
）
酸性：
CH3OCH3-12e-+3H2O=12H++2CO2（例：
失电子数目4*2+6—2*1=12）
C3H8-20e-+6H2O=20H++3CO2
C6H12O6-24e-+6H2O=20H++6CO2
碱性：
CH4+10OH－－8e－＝CO32－+7H2O
C2H4+16OH－－12e－＝2CO32－+10H2O
N2H4+4OH－－4e－＝4H2O+N2
固体氧化物：
C4H10-26e-+13O2-=5H2O+4CO2
熔融碳酸盐：
C3H6-18e-+9CO32-=3H2O+12CO2
答案：
D
【实战训练】
1、某种熔融碳酸盐燃料电池以Li2CO3、k2CO3为电解质、以CH4为燃料时，该电池工作原理如图，下列说法正确的是（）
A.
此电池常温时也能工作
B.正极电极反应式为：
O2+2CO2+4e=2CO32-
C.CO32-向正极移动
D.a为CH4，b为空气
答案：
B
2.（2015课标Ⅰ,11,6分）微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置,其工作原理如图所示。
下列有关微生物电池的说法
的是（ ）
A.正极反应中有CO2生成
B.微生物促进了反应中电子的转移
C.质子通过交换膜从负极区移向正极区
D.电池总反应为C6H12O6+6O2
6CO2+6H2O
答案：
A
3.（2018海南单科,8,4分）一种镁氧电池如图所示,电极材料为金属镁和吸附氧气的活性炭,电解液为KOH浓溶液。
下列说法错误的是（ ）
A.电池总反应式为:
2Mg+O2+2H2O
2Mg（OH）2
B.正极反应式:
Mg-2e-
Mg2+
C.活性炭可以加快O2在负极上的反应速率
D.电子的移动方向由a经外电路到b
答案：
BC
4.（2015天津理综,4,6分）锌铜原电池装置如图所示,其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过。
下列有关叙述正确的是（ ）
A.铜电极上发生氧化反应
B.电池工作一段时间后,甲池的c（S
）减小
C.电池工作一段时间后,乙池溶液的总质量增加
D.阴阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动,保持溶液中电荷平衡
答案：
C
5．（2018·苏州联考）科学家设计出质子膜H2S燃料电池，实现了利用H2S废气资源回收能量并得到单质硫。
质子膜H2S燃料电池的结构示意图如下图所示。
下列说法错误的是（ ）
A．电极a为电池的负极
B．电极b上发生的电极反应：
O2＋4H＋＋4e－===2H2O
C．电路中每通过4mol电子，在正极消耗44.8LH2S
D．每17gH2S参与反应，有1molH＋经质子膜进入正极区
答案：
C
6.（2018天津红桥二模,10,节选）（4分）
（2）甲烷固体燃料电池属于第三代燃料电池,是一种在高温下直接将储存在燃料和氧化剂中的化学能高效、环境友好地转化成电能的全固态化学发电装置。
其工作原理如下图所示。
①a是电池的 极（填“正”或“负”）。
②b极的电极反应式为 。
答案：
正CH4-8e-+4O2-=2H2O+CO2
7．
（1）锂锰电池的体积小，性能优良，是常用的一次电池。
该电池的反应原理如图所示，其中电解质LiClO4溶于混合有机溶剂中，Li＋通过电解质迁移进入MnO2晶格中，生成LiMnO2。
回答下列问题：
①外电路的电流方向是由________（填“a”或“b”，下同）极流向________极。
②电池的正极反应式为____________________________________________________。
（2）微生物燃料电池是一种利用微生物将化学能直接转化成电能的装置。
已知某种甲醇微生物燃料电池中，电解质溶液为酸性，示意图如下：
①该电池中外电路电子的流动方向为____________（填“从A到B”或“从B到A”）。
②工作结束后，B电极室溶液的pH与工作前相比将______（填“增大”“减小”或“不变”，溶液体积变化忽略不计）。
③A电极附近甲醇发生的电极反应为________________________________________。
答案：
①：
ba
②MnO2＋e－＋Li＋=LiMnO2
（2）①从A到B②增大
③CH3OH-6e-+H2O=6H++CO2
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