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燃料电池电极反应书写“三步走”

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和 电极 反 应 式 的 书 写 是 十 分 重 要 的 ．
一
ＣＨ３ ０Ｈ＋ Ｈ２ ０— — ＣＯ２ ＋６ Ｈ ＋ ６ ｅ ．
答案 ： Ｃ ．
例 ２ 一种新 型熔 融盐 燃 料 电池具 有 高发 电效率 ． 现 用 Ｌ ｉ Ｃ Ｏ。 和 Ｎａ Ｃ Ｏ 的熔 融 盐 混 合 物 作 电解 质 ， 一极 Ｃ Ｏ气体 ， 另一极通 ０ 和 Ｃ Ｏ 混 合 气 体 ， 其 总反应 为 ： ２ Ｃ Ｏ＋ Ｏ 一
物质 ， 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．
二、 电极 组 成： “ 得 失 电子 守恒” ： 负极 中 Ｃ Ｏ 被 氧 化为 Ｃ Ｏ ， Ｃ Ｏ 中碳 元 素 由 ＋２价 升 高 到 二 氧 化碳 中 ＋ ４价 ， 故 １ ｏｏ ｔ ｌ Ｃ Ｏ失去 ２ ｍ ｏ ｌ 电子 生 成 Ｃ ０ ： Ｃ０—一 Ｃ ０２ ＋２ ｅ 一 ． “ 电荷 守 恒 ” ： 在 电极 反 应 式 右 侧 有 两 个 单 位 负 电 荷 ， 故 在 熔 融 碳 酸 盐 电解 质 中 电极 反 应 式 左 侧 应 加 １ ｍｏ ｌ ｃ０ ； 一： Ｃ Ｏ＋
答案 ： Ｃ ．
例 ４ 一 种 新 型燃 料 电 池 ， 一极 通入 空气 ， 另 一 极 通 入 丁
不 同类 型 的 燃 料 电 池 可 有 不 同 种 类 的 电 解 质 ， 其 电 解 质
通常有水剂体 系（ 酸性 、 中性 或碱 性） 电解 质 、 熔融 盐 电解 质、 固体 （ 氧化物或质子交换膜 ） 电解 质 等 ． 在 不 同的电解 质 中， 燃 料 电池 的 电 极 反 应 式 就 有 不 同 的 表 示 方 法 ． 因此 ， 在 书 写 燃 料 电 池 电极 反 应 式 时 要 特 别 注 意 电解 质 的 种 类 ． 传 统 的燃 料 电 池 电 极 反 应 的 书写 一 般 分 三 步 ： 第 一步 ： 书 写总反应 ； 第 二步 ： 书写正极反应 ； 第 三步 ： 总 反 应 减 去 正 极 反
例 １ 一种燃 料 电池 中 发生 的化 学反 应 为 ： 在 酸 性 溶 液 中 甲醇 与 氧 作 用 生 成 水 和 二 氧 化 碳 ． 该 电 池 负 极 发 生 的 反 应
Ｃ ． 通 入 空气 的一极 是 正 极， 电极 反 应 为： ０ 一 ４ ｅ
— —
２０
应得负极反应 ． 但是 这种书写方法存 在很 大弊 端 ， 譬 如 要 求 写
Ｄ． 通 入 丁 烷 的 一极 是 正 极 ， 电极反 应 为 ： Ｃ Ｈ 。 ＋１ ３ Ｏ 。
＋２ ６ ｅ —— ４ Ｃ０２ ＋５ Ｈ２ Ｏ
Ｃ ０； —— Ｃ ０２ ＋２ ｅ．
燃 料 电 池 的两 极 材 料 都 是 用 多 孔 碳 、 多孔 镍 、 铂、 钯 等兼
有催化剂特性 的惰性 金属 ， 两 电极 的材料 相 同． 因此， 燃 料 电
池 的 电极 是 由通 入 气 体 的 成 分 来 决 定 ． 通 入 可 燃 物 的 一 极 为
一
样， 都 是 自发 的化 学 反 应 ， 不会 发 出火焰 ， 其 化 学 能 可 以直
Ｂ ． 负 极 发 生 的 电极 反 应 是 ： ０。 ＋２ Ｃ Ｏ ＋４ ｅ一 ｃ ． 负 极 发 生 的 电极 反应 是 ： Ｃ Ｏ＋ ｃ ０ Ｄ ． 正 极 发 生 氧 化 反 应
接转化 为电能． 燃 料 电 池 由正 极 （ 氧 化剂 电极 ） 、 负极（ 燃 料 电 极） 和 电解 质 构 成 ， 两 电极材 料 一般都 不参 加反 应 ， 电极 本 身 仅 起催化和集流 、 传 导 电子 的作 用 ， 反 应 的 是 通 到 电 极 上 活 性
燃 料 电池 电极 反应 书 写“ 三步 走 ’ ’
■ 王 子 华
有 关 电化 学 知 识 是 近 几 年 高 考 题 的 必 考 考 点 ， 重 现率高．
特 别 是 为 了贯 彻 “ 绿色 环保 ” 理念， 有 关 新 型 燃 料 电池 的 电 极 反应及应 用考查越 来越 频繁． 因 此 掌 握 燃 料 电 池 的 工 作 原 理
负极 ， 可燃 物 在 该 电极 上 发 生 氧 化 反 应 ； 通 入 空 气 或 氧 气 的 一 极为正极 ， 氧 气 在 该 电极 上 发 生 还 原 反 应 。
三、 电解 质
“ 原子守 恒” ： 电极 反 应 式 右 侧 Ｃ Ｏ。变 为 ２ ｍｏ ｌ ， 即得：
Ｃ Ｏ＋ Ｃ ０； —— ２ Ｃ ０２ ＋２ ｅ．
烷气体 ； 电解 质 是 掺 杂 氧 化 钇 （ Ｙ Ｏ。 ） 的氧 化锆 （ Ｚ ｒ Ｏ。 ） 晶体 ，
在熔融状态 下能传 导 ０ ． 下 列 对 该 燃 料 电 池 说 法 正 确 的 是
（ ） ．
Ａ ． 在 熔 融 电解 质 中 ， ０ 由 负 极移 向 正 极
Ｂ． 电池的总反应是 ： ２ Ｃ４ Ｈ１ 。 ＋１ ３ ０２—一 ８ Ｃ０２ ＋１ ０ Ｈ Ｏ
２ Ｃ ０。 ． 则下列说 法中正确的是（ ） ． ２ Ｃ ０ｊ
Ａ ． 通 Ｃ ０ 的一 极 是 电 池 的 正 极
、
工 作 原 理
燃料 电池是一种不 经过燃 烧 ， 将 燃 料 化 学 能 经 过 电 化 学
反应直 接转变为 电能 的装置 ． 和 其 他 电 池 中 的 氧 化 还 原 反 应
负极反应需 要把总反应和正极反应全 写对 ； 既费时又不准确．
这里介 绍如何根据“ 守 恒法” 快 速 而 又 准 确 的 书 写 负 极 反
技巧： 固体 氧 化 物 电解 质 ： “ 得失 电子守 恒” ： 负 极 中 丁 烷
应（ 正极 反 应 于 此 类 似 ） ． 书写步骤 分三 步 ： 第 一步 ： “ 得 失 电 子 守恒” 第 二步 ： “ 电荷守恒” 第三步 ： “ 原子守恒 ” ．

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燃料电池电极反应式的书写方法和技巧

燃料电池电极反应式的书写方法和技巧


（ １ ） 碱性或 中性条件下
即先写 Ｃ Ｈ ＋２ ０ ＝ ＝ ＝ Ｃ （ ） ２ ＋２ Ｈ Ｏ ①
Ｃ Ｏ 十２ Ｏ Ｈ一一Ｃ （ ＿ ） ； 一＋Ｈ ０
＋ ３Ｈ Ｏ。
（ ） ２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 。现将 基本 情况 归纳
总反 应 式 为 ： ２ Ｈ。 ＋Ｏ 。 一２ Ｈ。 Ｏ， 正极 反应式为 ： ０ ２ ＋ ２ Ｈ Ｏ＋４ ｅ ＝４ ＯＨ ， 总 反 应 式 减 去 正 极 反 应 式 即得 到 负极反应式 ： ２ Ｈ？ 一４ ｅ ＋４ ０Ｈ 一４ Ｈ。 Ｏ。
解质 ， 靠空气 中的氧气使铝不 断被氧 化而产生 电流 。只 要把灯放人海水中数分钟 ， 就会 发 出耀 眼的 白光 。电源 负极材 料 为铝 ， 正极 材料 为石 墨、 铂 网等能 导 电的惰性
位 掣 ・专题探讨
燃 料 电 池 电 极 反 应 式 的 书 写 方 法 和 技 巧
青 海 乐都 县 第一 中学 （ ８ １ ０ ７ ０ ０ ） 索海 山
电化学 是高考 必考的知识点 之一 ， 且 常以选择题 或 填空题 为主 ， 而近几 年 的高考 中 ， 燃料 电池备 受命题 人
的青 睐 。现将燃料 电池 电极 反应 式 的书 写及解 题技 巧
如下 ： １ ． 酸性条件下 ： ｏ ＋４ Ｈ ＋４ 式 为 ： Ｃ Ｈ ＋２ ＯＨ一＋２ ０ ２ 一Ｃ
正 极 电极 反 应式 为 ： ２ Ｏ ＋４ Ｈ Ｏ＋８ ｅ 一 一８ ０Ｈ一 。
２ ． 碱性或 中性条件下 ： Ｏ ＋２ Ｈ 。 Ｏ＋４ ｅ 一一４ Ｏ Ｈ 。 ３ ． 高温无 水 且 能 传 导 ０ 的 固体 电解 质 中 ： Ｏ。 ＋
2020届高三化学高考专题复习备考策略《电极反应书写》

2020届高三化学高考专题复习备考策略《电极反应书写》

原电池电极反应书写一、书写技巧(三步法)：以“甲醇——氧气——KOH 溶液”为例任何一个电极反应一定遵循三个守恒：①得失电子守恒；②电荷守恒；③原子守恒(质量守恒)，接下来我们就按照这三步走来书写电极反应(切记：按顺序写)得电子me电荷数—m 失电子—ne 电荷数n1、得失电子守恒：负极：CH3OH—6e- —— 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)2、电荷守恒：电极反应左、右两边的正电荷和负电荷数相等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—+6H2O(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②碱性溶液反应物、生成物中均无H+，酸性溶液反应物、生成物中均无OH-，中性溶液反应物中无H+ 和OH-—③水溶液中不能出现O2-④有机物中化合价处理方法：“氧—2，氢+1，最后算碳化合价”，并且要注意溶液环境与产物之间的反应，碱性环境下，C 元素最终产物应为CO 3 2—二、常见燃料电池的电极反应书写(1)氢氧燃料电池(金属铂Pt 或石墨做电极材料)①酸性介质(如H2SO4)，电极反应：负极：；正极：总反应：②碱性介质(如KOH)，电极反应：负极：总反应：(2)甲烷燃料电池①酸性介质(如H 2SO4)，电极反应：负极：；正极：；正极：；正极：；正极：；正极：；正极：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 K 2CO 3)环境下：负极：总反应： ④固体电解质(高温下能传导 O 2－)： 负极：总反应：(3)甲醇燃料电池①酸性介质(如 H 2SO 4)，电极反应： 负极：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 K 2CO 3)环境下：负极：总反应：④固体电解质(高温下能传导 O 2－)： 负极：总反应：(4)乙烷燃料电池①酸性介质(如 H 2SO 4)，电极反应： 负极：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 K 2CO 3)环境下：负极：总反应：④固体电解质(高温下能传导 O 2－)： 负极： (5)丙烷燃料电池①酸性介质(如 H 2SO 4)，电极反应： 负极： ；正极：总反应：；正极： ；正极：；正极： ；正极： ；正极： ；正极：三、 可充电电池的反应规律 ( 二次电池 ) ： 铅蓄电池电池总反应为： Pb s ( ) ＋ P bO 2 ( s ) ＋2 H 2 S O 4 ( a q ) PbSO 2 4 s ) ( ＋2 H 2 O (l) 2 — ( a q ) — 2 e —PbSO 4 ( s )( 氧化反应 ) 正极 ( P bO 2 ) ： PbO 2 ) s ( ＋ H 4 + ＋ S O 4 2 — ( a q ) ＋ e 2 PbSO 4 ) s ( ＋H 2 2 O (l) ( 还原反应 ) 充电反应是上述反应的逆过程，则电极反应：阴极： P bSO 4 ( s ) ＋2 e — Pb(s) ＋ S O 4 2 — ( a q ) ( 还原反应 )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：总反应：(6)乙醇(二甲醚)燃料电池①酸性介质(如H2SO4)，电极反应：负极：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：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：(8)肼燃料电池①酸性介质(如H2SO4)，电极反应：负极：总反应：②碱性介质(如KOH)，电极反应：负极：总反应：放电电极反应：负极(Pb)：Pb (s)＋SO4阳极：PbSO4(s)＋2H2O(l)—2e—PbO2(s)＋4H+＋SO42—(aq) (氧化反应) 规律：①可充电电池有充电和放电两个过程，放电时是原电池反应，充电时是电解池反应②放电时的负极反应和充电时的阴极反应、放电时的正极反应和充电时的阳极反应在形式上互逆。

课时6.2.3 拓展1 燃料电池及其它新型电池电极反应式的书写

课时6.2.3 拓展1 燃料电池及其它新型电池电极反应式的书写

燃料电池及其它新型电池电极反应式的书写一、电极反应遵循的三个守恒观察铅蓄电池的正、负极电极反应负极反应 Pb(s)＋SO 2－4(aq)－2e －===PbSO 4(s)正极反应 PbO 2(s)＋4H ＋(aq)＋SO 2－4(aq)＋2e －===PbSO 4(s)＋2H 2O(l) 总反应 Pb(s)＋PbO 2(s)＋2H 2SO 4(aq)2PbSO 4(s)＋2H 2O(l)规律任何一个电极反应等号左、右两边一定遵循：得失电子守恒、电荷守恒、原子守恒1、得失电子守恒(1)n +−−→−-电荷数失电子—ne ，m —电荷数得电子−−→−-+m e(2)元素的化合价每升高一价，则元素的原子就会失去一个电子(3)元素的化合价每降低一价，则元素的原子就会得到一个电子 2、电荷守恒：电极反应左、右两边的正电荷和负电荷数相等 3、原子守恒(质量守恒)：电极反应左、右两边同种原子的原子个数一定相等 二、电极反应的书写方法1、直观法：针对比较简单的原电池可以采取直观法，先确定原电池的正、负极，列出正、负极上反应的物质，并标出相同数目电子的得失【微点拨】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，则电解质溶液中的阴离子应写入负极反应式中 【对点训练1】装置图Zn ——Cu (稀硫酸)总反应负极反应 正极反应 Al ——Mg (稀盐酸)总反应负极反应 正极反应 Cu ——Ag (硝酸银溶液)总反应负极反应 正极反应 Fe ——Cu (FeCl 3溶液)总反应负极反应 正极反应2、用差值法写电极反应方程式：正、负极反应相加得到电池反应的离子方程式。

反之，若能写出已知电池的总反应的离子方程式，可以减去较易写出的电极反应式，从而得到较难写出的电极反应式复杂电极反应式===总反应式—简单的电极反应式装置图Al——Cu (稀硝酸)总反应负极反应正极反应Al——Cu (浓硝酸)总反应负极反应正极反应Al——Mg (NaOH溶液)总反应负极反应正极反应铅蓄电池总反应负极反应正极反应3、以“甲醇——氧气——KOH溶液”为例第一步：得失电子守恒n+−−→−-电荷数失电子—ne，m—电荷数得电子−−→−-+m e负极的甲醇在碱性环境中变成CO 32－失去6个电子，写成－6e－；正极的O2到底是变成了OH－还是H2O，一定是得到4个电子，写成＋4e－，此步称之为得、失电子守恒负极反应：CH3OH—6e－— CO32－；正极反应：O2＋4e－—第二步：电荷守恒此时负极反应左边的电荷数为＋6，右边的电荷数为－2，电荷显然不守恒，为了使左、右两边电荷守恒必需在左边配8个OH－；正极反应的左边电荷数为－4，右边的电荷数为0，为了使左、右两边电荷守恒必需在右边配4个OH－，此步称之为电荷守恒负极反应：CH3OH—6e—＋8OH－—CO32－；正极反应：O2＋4e－—4OH－第三步：原子守恒观察负极反应左、右两边的原子个数，C守恒，H、O不守恒，需在右边配6 个H2O；而正极反应H、O不守恒，需在左边配2个H2O，此步称之为原子守恒负极反应：CH3OH—6e－＋8OH－＋6H2O===CO32－；正极反应：O2＋4e－＋2H2O===4OH－【微点拨】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②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H2O③有机物中化合价处理方法：“氧－2，氢＋1，最后算碳化合价”，并且要注意溶液环境与产物之间的反应，碱性环境下，C元素最终产物应为CO32－④水溶液中不能出现O2－；碱性溶液反应物、生成物中均无H+；酸性溶液反应物、生成物中均无OH－，中性溶液反应物中无H+ 和OH －燃料电池的构成燃料电池装置示意图燃料电池是通过燃料气体与氧气分别在两个电极上发生氧化还原反应，将化学能直接转化为电能的装置。

燃料电池电极反应的书写规律

燃料电池电极反应的书写规律

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。