2019高中化学教案之正确书写燃料电池的电极反应式语文
燃料电池电极反应式的书写(说课)
正极：O2+4e-+ 2H2O = 4OH-
燃料电池电极反应式的书写
环节二：寻找规律，归纳方法 3. 固体氧化物燃料电池（以题目为切入点）
【】（海淀）固体氧化物燃料电池是美国西屋(Westinghouse)公 司研制开发的。它以固体氧化锆—氧化钇为电解质，这种固体电解 质在高温下允许氧离子(O2－)在其间通过，该电池的工作原理如下 图所示，其中多孔电极a、b均不参加电极反应。 回答下列问题： (1) 有O2放电的a极为原电池的 极， 有H2放电的b极为原电池的 极 (2) 电极反应式：负极 正极 总反应方程式
本次说课结束，谢谢欣赏
理。
燃料电池电极反应式的书写
一、教学内容的分析
1.教材的地位和作用
燃料电池是原电池知识的具体应用，又由于其绿 色、环保，是当今社会大力发展的优秀电源。更成为 近年来高考试题中的热点，其中燃料电池的电极反应
式的书写又成为了考察中的重中之重，尤其是燃料电
池负极反应式的书写。
燃料电池电极反应式的书写 一、教学内容的分析
化学信息的能力和分析问题和解决（解答）化学问题的能力。只有
达到教学目标。
在适当渗透方法和技巧，学生自主建构的过程中，才能将知识内化，
燃料电池电极反应式的书写
环节4：教学反思
【课后问卷调查】 问题 回答
1、你以前是怎样书写电极反应 依据电极反应物生硬写出 式的？ 2.你这节课的最大收获是什么？ 掌握了一种准确书写燃料电池 电极反应式的方法
2.（2013·新课标卷I·28） ⑸二甲醚直接燃料电池具有启动 快，效率高等优点，其能量密度高于甲醇直接燃烧燃料电池 （5.93kW·h·kg-1），若电解质为酸性，二甲醚直接燃料电池 的负极反应为_______________。
燃料电池电极反应式的书写
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 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
甲烷燃料电池为例
酸性条件
电池总反应：CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O ①
四种情况正极反应式：
（1）酸性电解质溶液环境
O2 + 4H+ + 4e- = 2H2O
（2）碱性或中性电解质溶液环境
O2 + 2H2O + 4e- = 4OH（3）固体电解质（高温下能传导O2-）环境
O2 + 4e- = 2O2（4）熔融碳酸盐（如：熔融K2CO3）环境
O2+ 2CO2 + 4e－＝ 2CO32-
三、燃料电池电极反应式的书写
三、燃料电池电极反应式的书写
电极：惰性电极。
燃料：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。
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。 甲烷燃料电池（电解质溶液为NaOH溶液）的反应为：
电池正极反应：O2 + 4H+ + 4e- = 2H2O
①-②×2，得燃料电池负极反应：
②
CH4 - 8e- + 2H2O = CO2 &氧燃料电池
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
燃料电池的电极反应式的书写
燃料电池的电极反应式的书写1. 电池的负极发生氧化反应，电极材料本身要参加反应或电极材料上的物质要参加反应，反应生成物直接进入溶液或者与电解质溶液发生反应，生成新的物质或离子。
2. 电池的正极发生还原反应，氧气在这里得电子。
3. 电池的正极和负极发生反应时，粒子得失电子的数目相等，负极失去的电子数目等于正极得到的电子数目。
明确了电极反应式书写的原则，然后在不考虑电解质溶液参加反应的情况下写出“电极反应式”，再根据电解质溶液的性质去判断电极反应产物。
二、电极反应产物的判断负极：电极材料本身参加反应或电极材料上的物质参加反应，燃料电池中是燃料在此失去电子而被氧化，若燃料与氧气的氧化产物能够与电解质溶液中的粒子发生反应，则该粒子一般要参加该电极的电极反应，例如，在甲烷燃料电池中，其负极的电极反应式为：CH4＋10OH-－8e- === CO32-＋7H2O（其思考过程是：甲烷的氧化产物是二氧化碳，生成的二氧化碳能与电解质溶液中的氢氧根离子反应，生成碳酸根离子，因此必须考虑氢氧根离子参加反应。
）在氢氧燃料电池中，其负极的电极反应式为：（碱性型）2H2＋4OH-－4e- === 4H2O（酸性型）2H2－4e- === 4H+原因是甲烷燃料电池中的氧化产物二氧化碳能与氢氧根离子反应，生成碳酸根离子；氢氧燃料电池中的氧化产物氢离子能和氢氧根离子反应生成水（碱性型）。
正极：由于是氧气在这里得到电子，生成物到底是氧离子还是氢氧根离子，要看电解质溶液所处的环境。
若是水溶液，则是氢氧根离子；若是熔融状态，则是氧离子。
例如，在甲烷燃料电池中，其正极的电极反应式为：2O2＋4H2O＋8e- === 8OH-在氢氧燃料电池中，其正极的电极反应式为：（碱性型）O2＋2H2O＋4e-- === 4OH—（酸性型）O2＋4H+＋4e-- === 2H2O三、反应过程中得失电子多少的确定粒子参加电极反应时，得失电子数目多少的计算，可以根据粒子参加反应前后化合价的变化数目来确定，粒子得失电子数目等于粒子反应前后化合价的变化数值。
燃料电池电极反应方程式的书写
2、电解质是H2SO4溶液（酸性电解质）
总反应方程式 2H2 + O2 === 2H2O 负极：2H2 –4e-
=== 4H+ (氧化反应)
正极：O2 + 4H+ + 4e- === 2H2O (还原反应)
3、电解质是NaCl溶液（中性电解质）
总反应方程式 2H2 + O2 === 2H2O 负极：2H2 – 4e-
燃料电池电极反应方程式的书写
新疆乌鲁木齐市第二十三中学 李艳华
燃料电池
燃料电池反应实际上等同于燃料的燃烧反应，但要特别注意 介质对产物的影响。
电解质溶液 ：KOH等强碱、 H2SO4等强酸、NaCl等盐溶液
燃料电池的电极反应的书写
①先写总反应：燃料在氧气中的燃烧 若有CO2生成，且电解质为强碱时， 考虑CO2+2OH—=CO32—+H2O ②再写相对简单电极反应：
=== 4H+(氧化反)
正极：O2 + 2H2O + 4e- === 4OH—(还原反应)
二、甲烷燃料电池 １、酸性电解质（铂为两极、电解液H2SO4溶液） 总反应方程式 CH4 + 2O2 === CO2 + 2H2O 负极： CH4 -- 8e- + 2H2O == CO2 +8H+ (氧化反应)
3、熔融盐（铂为两极、Li2CO3和Na2CO3的熔融盐作电解质，甲烷为
负极燃气，空气与CO2的混合气为正极助燃气）
总反应方程式
CH4 + 2O2 === CO2 + 2H2O
负极 ： CH4 － 8e－ ＋ 4CO32－ ＝ 5CO2 ＋ 2H2O 正极 ： 2O2 ＋ 8e－ ＋ 4CO2 ＝ 4CO32-
常见的“燃料电池”的电极反应式的书写
常见的“燃料电池”的电极反应式的书写燃料电池是原电池中一种比较特殊的电池，它与原电池形成条件有一点相悖，就是不一定两极是两根活动性不同的电极，也可以用相同的两根电极。
燃料电池有很多，下面主要介绍几种常见的燃料电池，希望达到举一反三的目的。
一、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 + H2O + 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 + H2O + 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O2-二、甲醇燃料电池甲醇燃料电池以铂为两极,用碱或酸作为电解质：1. 碱性电解质(KOH溶液为例)总反应式：2CH4O + 3O2 +4KOH === 2K2CO3 + 6H2O正极的电极反应式为：3O2+12e- + 6H20===12OH-负极的电极反应式为：CH4O -6e-+8OH- === CO32- + 6H2O2. 酸性电解质(H2SO4溶液为例)总反应: 2CH4O + 3O2 === 2CO2 + 4H2O正极的电极反应式为：3O2+12e-+12H+ === 6H2O负极的电极反应式为：2CH4O-12e-+2H2O === 12H++ 2CO2 说明：乙醇燃料电池与甲醇燃料电池原理基本相同三、甲烷燃料电池甲烷燃料电池以多孔镍板为两极,电解质溶液为KOH，生成的CO2还要与KOH反应生成K2CO3，所以总反应为：CH4 + 2KOH+ 2O2 === K2CO3 + 3H2O。
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
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。
燃料电池电极反应式的书写
燃料电池的分类
一、燃料电池的分类
1、按燃料电池的运行机理分。
分为酸性燃料电池和碱性燃料电池 2.1碱性燃料电池（AFC） 2.3磷酸燃料电池（PAFC） 2.4熔融碳酸盐燃料电池(MCFC) 2.2质子交换膜燃料电池（PEMFC） 2.5固体氧化物燃料电池（SOFC）
2. 按电解质的种类不同，有酸性、碱性、熔融盐类或固体电解质
燃料电池电极反应式的书写方法二
第一步，先写出燃料电池的总反应方程式 第二步，写出燃料电池的正极反应式； 第三步，在电子守恒的基础上用燃料电池的 总反应式减去正极反应式即得到负极反应式。
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。 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 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。
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。
例2、科学家预言，燃料电池将是21世纪获得电力的重要 途径，美国已计划将甲醇燃料用于军事目的。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。试回答下列问题： ⑴这种电池放电时发生的化学反应方程式 2+4H2O 是 2CH3OH+3O2=2CO 。
正确书写燃料电池的电极反应式
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-。
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高中化学教案之正确书写燃料电池的电极反应
式
【读者按】在高中原电池一节中,历届学学生在不论在上新课和复习的作业中对电极反应的书写感到很难,尤其是基础差的学生更是无从下手.而且本部分是电化学部分的起始教学、同时也是高二化学教学的一个难点。
而电极反应的书写是本部分新出现的化学用语，是研究和交流电化学的重要工具、在09的高考中很多地区的试题都涉及到对电极反应书写的考查呢?根据这一现况笔者认真分析其原因并结合十多年的教学实践总结出一套适合学生实际的方法。
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+6H2O
5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+=H2O
3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 +4
HCHO + O2 CO2 + H2O
氧化反应：HCHO-6eCO2+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-6eCO2+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-+ H2O2OH-
第二步:检查电荷是否守恒
负极：HCHO-6e-+8OH-CO32-+H2O
正极：O2+4e-+ H2O4OH-
第三步:检查质量是否守恒
负极：HCHO-6e-+8OH-CO3+5H2O
正极：O2+4e-+ 2H2O4OH-
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-。
下列对该燃料说法正确的是()
A. 在熔融电解质中，O2-由负极移向正极
B. 电池的总反应是：2C4H10 + 13O2 8CO2 + 10H2O
C. 通入空气的一极是正极，电极反应为：O2 + 4e- = 2O2-
D. 通入丁烷的一极是正极，电极反应为：C4H10 + 26e- + 13O2 = 4CO2 + 5H2O
答案：BC提示：1、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-即电解质混合物中的阴离子就是O2-阳离子就是金属离子;2、O2+4e-C4H10只能失电子的。