燃料电池电极反应式书写技巧

电化学中电极反应式的书写技巧电化学中电极反应式的书写技巧电化学中电极反应式的书写不仅是电化学教学的重点和难点，更是高考的热点题型之一，其中，燃料电池电极反应式以及可充电电池电极反应式的书写又是电极反应式书写中的难点。

下面笔者就如何正确书写电极反应式进行了较为详尽的归纳，旨在“抛砖引玉”。

一、原电池中电极反应式的书写1、先确定原电池的正负极，列出正负极上的反应物质，并标出相同数目电子的得失。

2、注意负极反应生成的阳离子与电解质溶液中的阴离子是否共存。

若不共存，则该电解质溶液中的阴离子应写入负极反应式；若正极上的反应物质是O2，且电解质溶液为中性或碱性，则水必须写入正极反应式中，且O2生成OH-，若电解质溶液为酸性，则H+必须写入正极反应式中，O2生成水。

3、正负极反应式相加得到电池反应的总反应式。

若已知电池反应的总反应式，可先写出较易书写的书写电极反应式，然后在电子守恒的基础上，总反应式减去较易写出的书写电极反应式，即得到较难写出的书写电极反应式。

例1、有人设计以Pt和Zn为电极材料，埋入人体内作为作为某种心脏病人的心脏起搏器的能源。

它依靠跟人体内体液中含有一定浓度的溶解氧、H+和Zn2+进行工作，试写出该电池的两极反应式。

解析：金属铂是相对惰性的，金属锌是相对活泼的，所以锌是负极，Zn失电子成为Zn2+，而不是ZnO或Zn(OH)2，因为题目已告诉H+参与作用。

正极上O2得电子成为负二价氧，在H+作用下肯定不是O2-、OH-等形式，而只能是产物水，体液内的H+得电子生成H2似乎不可能。

故发生以下电极反应：负极：2Zn－4e-= 2Zn2+，正极：O2 + 4H+ + 4e- = 2H2O 。

例2、用金属铂片插入KOH溶液中作电极，在两极上分别通入甲烷和氧气，形成甲烷—氧气燃料电池，该电池反应的离子方程式为：CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O，试写出该电池的两极反应式。

解析：从总反应式看，O2得电子参与正极反应，在碱性性溶液中，O2得电子生成OH-，故正极反应式为：2O2+4H2O+8e- =8OH-。

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+2H2O①CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O②①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。

以甲烷燃料电池为例来分析在不同的环境下电极反应式的书写方法：1、酸性条件燃料电池总反应：CH4+2O2=CO2+2H2O①燃料电池正极反应：O2+4H++4e-=2H2O②①-②×2，得燃料电池负极反应：CH4-8e-+2H2O=CO2+8H+2、碱性条件燃料电池总反应：C H4+202+2NaOH=Na2CO3+3H2O①燃料电池正极反应：O2+2H2O+4e-=4OH-②①-②×2，得燃料电池负极反应：CH4+10OH--8e-=CO +7H2O3、固体电解质(高温下能传导O2-) 本文来自化学自习室!燃料电池总反应：CH4+2O2=CO2+2H2O①燃料电池正极反应：O2+4e-=2O2-②①-②×2，得燃料电池负极反应：CH4+O2--8e-=CO2+2H2O4，熔融碳酸盐(如：熔融K2CO3)环境下本文来自化学自习室!电池总反应：CH4+2O2=CO2+2H2O。

燃料电池电极反应式的书写方法及规律作者：韦伟来源：《中学生数理化·教与学》2015年第02期近几年高考对化学电源的考查越发频繁，题目较新，重点考查各种燃料电池，此处对于学生来说，既是重点又是难点.鉴于此，本人将燃料电池电极反应式的书写方法及规律总结如下，希望能对正在进行高三总复习的师生予以帮助.一、燃料电池电极反应式书写的关键1. 需要考虑环境因素（电解质溶液的酸碱性）2. 要严格按照题意书写，要灵活变通.3.正负极反应式加和就是总反应式，已知任意两个式子必能写出第三个式子.二、典型的燃料电池电极反应式的书写方法及规律例1氢氧燃料电池在酸性条件下的电极反应式的书写：负极：2H2-4e-=4H+正极：O2+4H++4e-=2H2O总反应：2H2+O2=2H2O若碱性条件：负极：2H2-4e-+4OH-=4H2O正极：O2+2H2O+4e-=4OH-总反应：2H2+O2=2H2O我们发现，虽然电解质溶液的酸碱性不同，但总反应是相同的.可见氢氧燃料电池工作一段时间后，电解质溶液都相当于被稀释，酸碱性都减弱.例2微生物燃料电池是利用微生物将有机物中的化学能直接转化成电能的装置.以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如下图.关于该电池的叙述正确的是（）.A.电池介质可能为强碱性溶液B.电池的负极反应为：C6H12O6+6H2O-24e=6CO2↑+24H+C.电池工作时，H+从正极区通过质子交换膜向负极区迁移D.在电池反应中，每消耗1mol氧气，就生成22.4L的CO2气体解析：由已知是微生物燃料电池，燃料是葡萄糖，可知负极是葡萄糖失去电子，由图中质子交换膜（只允许H+通过）可知，该电解质应为酸性（含H+），则负极反应式：C6H12O6+6H2O-24e=6CO2↑+24H+，正极反应式：6O2+24H++24e-=12H2O，总反应：C6H12O6+6O2=6CO2↑+12H2O.微生物属于蛋白质，遇到强酸或强碱会变性，失去生理活性，所以A错，B对；H+应向正极移动，则C错，D中没指明标准状况，D错.答案为B .例3熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视.用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，一极通CO气体，另一极通O2和CO2混合气体，可制得在650℃下工作的燃料电池.已知该电池总反应为：2CO+O2=2CO2.则下列说法中正确的是（）.A.通CO的一极是电池的正极B.正极反应式为：2CO+2CO2-3=4CO2+4e-C.负极反应式为：O2+2CO2+4e-=2CO2-3D.该电池工作过程中需不断补充CO和O2，CO2可循环利用解析：由已知可得：通CO的一极为负极，通O2的一极为正极，所以A错.由以熔融盐为电解质，则负极反应式为2CO+2CO2-3-4e-=4CO2，正极反应式为O2+2CO2+4e-=2CO2-3，可知A、B、C错，D对.答案为D.例4可用于电动汽车的铝-空气燃料电池，通常以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液，铝合金为负极，空气电极为正极.下列说法正确的是（）.A.以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液时，正极反应都为：O2+2H2O+4e-=4OH-B.以NaOH溶液为电解液时，负极反应为：Al+3OH--3e-=Al（OH）3↓C.以NaOH溶液为电解液时，电池在工作过程中电解液的pH保持不变D.电池工作时，电子通过外电路从正极流向负极解析：铝做负极，电解质是碱性的，则负极反应式为Al+4OH--3e-=AlO-2+2H2O.正极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH- ，总反应4Al+3O2+4NaOH=4NaAlO2+2H2O.所以电池工作一段时间后电解液的pH减小.电子通过外电路从负极流向正极.答案为A.。

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－。

燃料电池电极反应的书写规律1、燃料电池电极反应的书写规律（1）燃料电池的总反应与燃料的燃烧反应一直，若产物能和电解质反应，则总反应为加和后的反应。

如氢氧燃料电池的总反应为22222O H O H +=；甲烷燃料电池（电解质溶液为NaOH 溶液）的反应为：O H CO O CH 222422+=+ ①，O H CO Na NaOH CO 23222+=+ ②，①+②得总反应：O H CO Na NaOH O CH 23224322+=++。

（2）燃料电池的负极为通入燃料的一极，燃料失电子被氧化；正极为通入氧气的一极，氧气得电子被还原。

在书写时要注意不同的电解质中有不同的电极反应。

常见的电解质有酸性溶液、碱性溶液和固体电解质（一般有空穴，可让-2O 自由移动）。

书写电极反应时按以下的步奏：① 列物质，标得失：列出发生氧化还原反应的物质，标出电子得失；② 选离子，配电荷：根据电解质的不同，选择+H 、-OH 或其他离子(如固体电解质中的-2O )配平，使反应式两边的电荷守恒；③ 配系数，巧用水：用观察法配相应的化学计量数，使两边原子个数相等，若H 、O 原子个数不相等，可添加O H 2配平。

2、实例分析以甲烷燃料电池为例来分析在不同的环境下电极反应的书写方法。

（1）酸性条件燃料电池总反应：O H CO O CH 222422+=+燃料电池负极：① 列物质，标得失：248CO e CH →-- ② 选离子，配电荷：上式中左边相当于有8个正电荷，右边没有电荷，又因在酸性条件下，故可在右边加8个正电荷----8个+H ，使电荷守恒，即+-+→-H CO e CH 8824。

③ 配系数，巧用水：在上式的左边加2个O H 2，即可配平，+-+=-+H CO e O H CH 882224。

写出电极的负极反应后，可用总反应方程式减去负极反应式（注意电子得失守恒），即可得电池正极反应式：O H e H O 22244→++-+（2）碱性条件燃料电池总反应：O H CO Na NaOH O CH 23224322+=++燃料电池负极：① --=-2348CO e CH ② ---=-+234810CO e OH CH③ O H CO e OH CH 22347810+=-+--- 燃料电池正极：--→++OH e O H O 44222（3）固体电解质（高温下能传导-2O） 燃料电池总反应：O H CO O CH 222422+=+ 燃料电池负极：① 248CO e CH =-- ② 22484CO e OCH =-+-- ③ O H CO e O CH 2224284+=-+--燃料电池正极：--→+2224O e O。

燃料电池电极反应式的书写方法和技巧
燃料电池是一种能将化学能转化为电能的新型可再生能源。

它的电极反应式是通过许多反应和反应体来描述的，由于涉及到复杂的化学原理，写好它也需要一定的技巧。

首先，要准确掌握燃料电池电极反应式的定义，即电极反应式是燃料电池中所有反应体及其反应产物之间的化学反应式。

它涉及到许多化学术语，因此这些术语是理解燃料电池电极反应式的关键。

其次，要熟悉燃料电池电极反应式中所涉及到的化学反应——氧化还原反应。

这类反应特别涉及到电子的变化：阴极发生氧化反应，有机物从电解质中获得电子，而阳极发生还原反应，电解质的电子被有机物使用。

因此，在文章中准确描述氧化还原反应尤为重要。

此外，要确保你正确使用燃料电池电极反应式式中的反应体。

这些反应体包括氢气、氧气和电解质，他们被称之为原料，在反应中形成电子和质子，进而形成电流。

这些原料的变化有利于燃料电池的正常运行，所以要把握好他们的变化，以免影响燃料电池的性能。

最后，在描述燃料电池电极反应式时，要尽量简洁明了。

尽可能减少对术语的重复使用，可以使文章更加简洁，便于阅读。

通过总结以上步骤，可以简要概括出燃料电池电极反应式的写作技巧：
首先准确掌握燃料电池电极反应式的定义，其次熟悉氧化还原反应，正确使用燃料电池电极反应式中的反应体，最后在描述燃料电池电极反应式时，尽量简洁明了。

只要按照这些步骤操作，就可以写出一篇高质量的燃料电池电极反应式文章。