1、原电池电极反应式的书写方法教学案山东省东营市中国石油大学附中 王成军 邮编：257000一一般燃料电池首先明确的问题：1. 燃料电池的正负极：正极为氧气，负极为燃料。2. 总反应方程式的书写（1） 酸性：总反应方程式相当于燃烧的方程式，比如甲烷燃料电池的总反应方程式为：CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O（2） 碱性：因为 CO2 可以继续和 OH-反应生成 CO 和水，总方程式为：CH 4 + 2O2 + 232OH- = CO + 3H2O33.反应式之间的关系：总方程式等于负极反应式与正极反应式之和。书写步骤：1. 得失电子数的确定。正极反应物氧气中的氧元素的化合价反应前为 0
2、价，反应后为-2 价，所以每个氧原子得 2 个电子，一个氧分子得 4 个电子。因此正极反应的基本框架为：O2 + 4e- =2. 调电荷守恒：在酸性环境中用 H+离子调电荷守恒，因为上式的左边为 4 个单位的负电荷，右边没有电荷，所以上式应改为：O 2 + 4e- + 4H+ =在酸性环境中用 OH-离子调电荷守恒，因为上式的左边为 4 个单位的负电荷，右边没有电荷，所以上式应改为：O 2 + 4e- = 4OH-3. 调质量守恒：最后，用水调质量守恒，配平反应式。酸性环境中的正极的反应式为：O 2 + 4e- + 4H+ =2H2O；碱性环境中的正极的反应式为：O 2 + 4e- +2H2O
3、 = 4OH-。4. 用减法写出负极的反应式先根据总方程式中氧气前的系数调整正极反应式，然后用总的方程式减去正极的反应式即得负极反应式。因为甲烷燃料电池总反应方程式中氧气前的系数为 2，所以调整后的正极反应式为：2O 2 + 8e- + 8H+ =4H2O（酸性） ；2O 2 + 8e- +4H2O = 8OH-（碱性） 。方程式相减后得到负极的反应式为：CH 4 - 8e- +2H2O =CO2+ 8H+（酸性） ；CH 4 - 8e- +10OH-= CO + 7H2O（碱性）3课堂练习：写出以下各燃料电池在酸性和碱性环境中的电极式1. 氢氧燃料电池2. 甲醇燃料电池二在熔融物质中的电极反
4、应式的书写方法和燃料电池相似，步骤如下。比如在熔融的碳酸钠环境中 CO 燃料电池的电极反应式的书写。总反应方程式为 2CO + O2 = 2CO2书写步骤：1.得失电子数的确定。正极反应物氧气中的氧元素的化合价反应前为 0 价，反应后为-2 价，所以每个氧原子得 2 个电子，一个氧分子得 4 个电子。因此正极反应的基本框架为：O2 + 4e- =2.调电荷守恒：用熔融物质中的阴离子（也就是 CO ）调电荷守恒，因为在第一步中正极反应式的左23边有四个负电荷，右边没有电荷，所以上述正极反应调整为：O 2 + 4e- = 2 CO 33.调质量守恒：最后，用总反应中的物质调质量守恒，配平反应式。所
5、以正极反应式为：O 2 + 4e- +2CO2 = 2 CO 34.用减法写出负极的反应式方法同燃料电池。课堂练习：写出在熔融的碳酸钾环境中甲醇燃料电池正负极的电极反应式课后作业：1.写出丁烷燃料电池在酸性环境中的正负极电极反应式。2.N2H4 燃料电池，已知酸碱性环境中的总方程式为：N 2H4 + 2O2 = N2 + 2H2O，写出 N2H4燃料电池在碱性环境中的正负极电极反应式。3熔融盐燃料电池因具有高效率而受重视。可用 Li2CO3 和 Na2CO3 熔融盐混合物作电解质，CO 为阳极燃气，空气与 CO2 的混合气作为阴极助燃气，制得在 650下工作的燃料电池。完成有关的电池反应式。负
6、极反应式：2CO+2CO 32 4CO 2+4e正极反应式：_。4. 熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）是使用熔融碳酸锂、碳酸钾作电解质的一种新型电池，该电池的工作温度为650 。负极由镍铬铝合金烧结而成，正极材料为多孔镍，电池反应为：H 2+CO+O2CO 2+H2O。下列说法不正确的是（ ） 。A负极反应Al3e Al 3+ B燃料气体是氧气C正极反应为2CO 2+O2+4e 2CO 32 D该电池也可用烃类作燃料5. MCFC 型燃料电池可同时供应电和水蒸气，其工作温度为 600700，所用燃料为H2，电解质为熔融的 K2CO3，已知该电池的总反应为 2H2+O22H 2O（该电池放电过程中
7、，CO2 被循环利用） 。则下列有关该电池的说法正确的是（ ） 。A该电池的正极的反应式为： 4OH +4e O 2+2H2OB该电池负极的反应为：H 2+CO32 2e H 2O+CO2C当电路中通过 a mol 电子时，则该电池理论上可供应 18a g 水蒸气D放电时 CO32 向正极移动6. 右图为氢氧燃料电池原理示意图，按照此图的提示，下列叙述不正确的是 Aa 电极是负极 Bb 电极的电极反应为： 4OH 4e = 2H2O + O2C氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源D氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂7. 可给笔记本电脑供电的甲醇燃料电池已经面世，其结构示意图如下。甲醇在催化剂作用下提供质子（H +）和电子，电子经外电路、质子经内电路到达另一电极后与氧气反应，电池总反应为：2CH 3OH+3O2=2CO2+4H2O。下列说法不正确的是A右电极为电池正极，b 处通入的物质是空气B左电极为电池负极，a 处通入的物质是空气C负极反应式为：CH 3OH+H2O6e =CO2+6H+D正极反应式为：O 2+4H+4e=2H2O日期：2014-10-04
