燃料电池电极反应方程式的书写汇总

燃料电池电极反应式的书写燃料电池电极反应式的书写是中学化学教学的难点，也是高考化学的常考考点之一，在书写时学生往往易错。

一、首先分清原电池的正、负极均为惰性电极，电极均不参与反应。

二、正极发生还原反应，通入的气体一般是氧气，氧气得到电子首先变为氧离子，根据电解质的不同，其负极电极反应式书写分以下几种情况：（1）在酸性溶液中生成的氧离子与氢离子结合生成水，其电极反应式为： O2 + 4e- + H+== 4H2O （2）在碱性溶液中,氧离子与氢氧根离子不能结合,只能与水结合生成氢氧根离子,其电极反应式为： O2 + 4e -+ 2H2O== 4OH-（3）在熔融碳酸盐中,氧离子与碳酸根离子不能结合，只能与二氧化碳结合生成碳酸根离子，其电极反应式为：O2+2CO2-+4e-==2 CO32-（4）在熔融氧化物介质中，氧气得到电子转化为氧离子,其电极反应式为： O2 + 4e- == 2O2-三、负极发生氧化反应,负极生成的离子一般与正极产场结合，有以下几种情况：(1)若负极通入的气体是氢气,则①酸性液中 H2 - 2e- == 2H+②碱性溶液中 H2 - 2e- + 2OH- == 2H2O③熔融氧化物中 H2 - 2e- + O2- == H2O(2) 若负极通入的气体为含碳的化合物CO、CH4、CH3OH等,碳元素均转化为正四价碳的化合物、在酸性溶液中生成二氧化物气体、在碱性溶液中生成碳酸根离子,熔融碳酸盐中生成二氧化碳，熔融氧化物中生成碳酸根离子。

含有氢元素的化合物最终都有水生成。

如CH3OH燃料电池：酸性溶液中负极反应式为:：CH3OH - 6e- + H2O == CO2↑ + 6H+碱性溶浚中负极反应式为：CH3OH - 8e- + 10OH- == CO32-+ 7H2O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-。

常见化学电源及电极反应式的书写一、常见化学电源：（大体可分为三类）1、燃料电池：（1）氢氧燃料电池：2H2+O2=2H2O当电解质溶液呈酸性时；负极：2H2-4e-=4H+正极：O2+4e-+4H+=2H2O当电解质溶液呈碱性时；电解质溶液为KOH溶液，负极：2H2-4e-+4OH-=4H2O 正极：O2+4e-+2H2O=4OH-（2）甲烷燃料电池：用金属铂作电极，用KOH溶液作电解质溶液。

负极：CH4+ 10 OH--8e-==CO3 2- +7H2O 正极：2O2+ 4H2O +8e- == 8OH-总反应式为：CH4+ 2O2+2KOH==K2CO3+ 3H2O用酸液作电解质溶液负极：CH4 + 2H2O - 8e- = CO2 + 8H+ 正极：2O2 + 8H+ + 8e- = 4H2O总反应:CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O（3）甲醇燃料电池：强碱作为电解质溶液负极：2CH4O + 16OH--12e-==2CO3 2- +12H2O 正极：3O2+ 6H2O +12e- == 12OH-总反应式为：2CH4O + 3O2+4OH-==2CO3 2- + 6H2O（4）熔融盐燃料电池：该电池用Li2CO3和的Na2CO3熔融盐混合物作电解质，CO为阳极燃气，空气与CO2的混合气为阴极助燃气，负极：2CO+2CO3 2- -4e-==4CO2正极：O2 + 2CO2+4e- ==2CO3 2-总反应式为：2CO +O2==2CO2（5）固体氧化物燃料电池：固体氧化锆—氧化钇为电解质，这种固体电解质在高温下允许O 2-在其间通过。

负极：2H2+ 2O2--4e- = 2H2O 正极：O2+4e- = 2O 2-总反应式为：2H2 + O2= 2H2O2、蓄电池：（1）铅蓄电池： Pb和PbO2作电极材料，H2SO4作电解质溶液。

负极：Pb+SO4 2- -2e- = PbSO4正极：PbO2+4H++ SO4 2- +2e- = PbSO4+2H2O 总反应式为：Pb+ PbO2+2H2SO4==2PbSO4+2H2O（2）碱性镍—镉电池该电池以Cd和NiO(OH) 作电极材料，NaOH作电解质溶液。

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。

常见化学电源及电极反应式的书写—、常见化学电源：（大体可分为三类）1燃料电池：（1）氢氧燃料电池：2f+Q=2HO当电解质溶液呈酸性时；负极：2Ha-4e-=4H 正极：Q+4e-+4l4=2HO当电解质溶液呈碱性时；电解质溶液为KOH溶液，负极：2H2-4e-+4OH=4HO 正极：Q+4e+2H2O=4OH（2）甲烷燃料电池：用金属铂作电极，用KOH溶液作电解质溶液。

负极：CH I + 10 OH -8e-==CO3 - +7H2O 正极：2Q + 4H2O +8e- == 80H总反应式为：CH + 2O2 +2KOH==CO+ 3fO用酸液作电解质溶液负极：CH + 2H 2O - 8e- = CO 2 + 8H+ 正极：2O + 8H+ + 8e- = 4H 2O总反应:CH4 + 2O 2 = CO2 + 2H2O（3）甲醇燃料电池：强碱作为电解质溶液负极：2CHO + 16OH -12e-==2CO3 - +12H2O 正极：3O2 + 6H2O +12e- == 12OH2总反应式为：2CHO + 3O +4OH-==2CO - + 6fO（4）熔融盐燃料电池：该电池用Li 2CQ和的N Q CO熔融盐混合物作电解质，CO为阳极燃气, 空气与CO的混合气为阴极助燃气，2 _____________________________________________________ 2负极：2CO+2CO- -4e-==4CO 2 正极：Q+ 2CO+4e- ==2CO -总反应式为：2CO +Q ==2CO（5）固体氧化物燃料电池：固体氧化锆一氧化钇为电解质，这种固体电解质在高温下允许O 2-在其间通过。

図3负极：2f + 2O2--4e- = 2H2O 正极：Q +4e- = 2O -总反应式为：2 Hz + Q2 = 2fO2、蓄电池：(1)铅蓄电池：Pb和PbO2作电极材料，HSQ作电解质溶液。

正确书写燃料电池的电极反应式一、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-6e→CO2+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-6e→CO2+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-+ H2O→2OH-第二步:检查电荷是否守恒负极：HCHO-6e-+8OH-→CO32-+H2O正极：O2+4e-+ H2O→4OH-第三步:检查质量是否守恒负极：HCHO-6e-+8OH-→CO3+5H2O正极：O2+4e-+ 2H2O→4OH-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-。

甲烷燃料电池电极反应式
（1）在酸性条件下：
总反应：CH4 + 2O2 ＝CO2 + 2H2O
正极：2O2 + 8H+ + 8e- ＝4H2O
负极：CH4 + 2H2O -8e-＝CO2 + 8H+
（2）在碱性条件下：
总反应：CH4 + 2O2 ＝2CO2 + 4H2O
正极：2O2 +4H2O + 8e- ＝8OH-
负极：CH4 + 8OH- - 8e- ＝ CO2 + 6H2O
写电极反应的方法
先找总反应，如，燃料电池，CH4+ 2O2 = CO2 +2H2O
再找氧化剂，是O2，还原剂，是CH4
正极，得电子，所以从O2开始写，2O2 + 8e- －
负极，失电子，所以从CH4开始写，CH4 - 8e- －
注意，按总反应的系数写，最方便，另外，注意得失电子是相等的。

还要注意，电解质溶液的性质，若是质子，即酸溶液，那么配平用H+和H2O，若是碱溶液，如KOH，那么配平用OH-和H2O
H+溶液
正极，2O2 + 8e- + 8H+ = 4H2O
负极，CH4 - 8e- + 2H2O = CO2 + 8H+
OH-溶液
正极：2O2 + 4H2O + 8e- ＝8OH-
负极：CH4 + 8OH- - 8e- ＝ CO2 + 6H2O
检查时注意，正极和负极的电极反应加起来，约掉得失的电子，就是总反应。

甲烷燃料电池另一种表示法
总反应：甲烷+O2+氢氧化钠=碳酸根+水
负极是CH4+10OH- -8e=CO3+7H2O
正极，O2 + 8e- + 8H2O = 10OH-。

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。

燃料电池反应书写对书写燃料电池电极反应式“三步法”具体作一下解释。

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。

若是氢氧燃料电池，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。

若燃料是含碳元素的可燃物，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。

2、燃料电池正极反应式的书写因为燃料电池正极反应物一律是氧气，正极都是氧化剂氧气得到电子的还原反应，所以可先写出正极反应式，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-。

正极产生O2-离子的存在形式与燃料电池的电解质的状态和电解质溶液的酸碱性有着密切的关系。

这是非常重要的一步。

现将与电解质有关的五种情况归纳如下。

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。

⑵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）在中性或碱性环境中，O2-离子也不能单独存在，O2-离子只能结合H2O生成OH-离子，故在中性或碱性电解质溶液中，正极反应式为O2＋2H2O +4e-=4OH-。

⑶电解质为熔融的碳酸盐（如LiCO3和Na2CO3熔融盐混和物）在熔融的碳酸盐环境中，O2-离子也不能单独存在，O2-离子可结合CO2生成CO32-离子，则其正极反应式为O2＋2CO2 +4e-=2CO32-。

⑷电解质为固体电解质（如固体氧化锆—氧化钇）该固体电解质在高温下可允许O2-离子在其间通过，故其正极反应式应为O2＋4e-=2O2-。

联氨燃料电池电极反应式
联氨燃料电池（Ammonia fuel cell）是一种利用联氨（NH3）作为燃料的电池。

其电极反应式可以分为阴极反应和阳极反应两部分。

阴极反应：
NH3 + 3/2O2 + 3H2O -> 2NO3- + 6H+ + 2e-
阳极反应：
NO2- + 3H+ + 2e- -> NO + 2H2O
整体电池反应式为：
NH3 + 5/2O2 -> NO + 3H2O
可以看出，联氨燃料电池的主要过程是联氨在阴极处被氧气氧化为亚硝酸根离子（NO3-），同时产生电子和H+离子。

而在阳极处，亚硝酸根离子（NO2-）被电子还原为亚硝酸（NO），同时释放出H+离子和水。

整体来看，联氨燃料电池是通过将联氨氧化和还原反应直接转化为电能的一种电化学装置。

必修二化学
——氢氧燃料电池电极反应式的书写
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
电极反应要注意电解质的下列三种情况：
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-。

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- === 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 +2H2O + 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-。