妙写燃料电池电极反应式

 

妙写水溶液中燃料电池电极反应式

高中化学中书写燃料电池电极反应式是个难点,也是近年来高考的热点。为了帮助同学们把握这类电池电极反应式书写技巧,我结合自己的教学体会谈以下几点供大家参考。

一 首先写出燃料电池的总反应方程式

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,相当于在酸性反应的基础上,生成的CO2再与OH-生成CO32-离子,即CH4+2OH-+2O2=CO32-+3H2O。

二 其次写出燃料电池正极反应式

燃料电池正极反应物都是氧气,正极都是氧气得到电子的还原反应,整体分为两大类:⑴电解质为酸性电解质溶液(如稀硫酸)在酸性环境中,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)正极反应式为O2+2H2O +4e-=4OH-。因此在书写正极反应式时,要特

别注意所给电解质溶液的酸碱性。

三 最后在电子相同的基础上用总反应式减去正极反应式即得到负极反应式燃料电池负极反应物种类比较繁多,可为氢气、一氧化碳、甲烷、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。此时可采用间接方法书写,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,然后在电子相同的基础上用总反应式减去正极反应式即得负极反应式。【例】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。该电池总反应方程式是2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O,在稀硫酸中,其正极反应式为:3O2+12H++12e-=6H2O,利用总反应式减去正极反应式即得负极反应式为:2CH3OH+2H2O-12e-=2CO2↑+12H+。

在理解原电池反应原理的基础上,抓住上述规律,对于水溶液中燃料电池的电极反应式书写便迎刃而解,一切都将变得通俗易懂。

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