电化学中电极反应式的书写技巧1
电化学中电极反应的书写原则、方法和技巧

发表时间:2012-10-16T15:25:23.513Z 来源:《中学课程辅导*教学研究》2012年14期 作者: 张在彬 [导读] 电化学知识一直是高考考纲中所要求的重点内容,是近年高考的热点,电极反应方程式的书写更是考查的重点,多年来保持了较高 的稳定性。
电化学知识一直是高考考纲中所要求的重点内容,是近年高考的热点,电极反应方程式的书写更是考查的重点,多年来保持了较高的稳定性。从高考和平时的练习检测情况来看,学 生对电极反应方程式的书写知识掌握得非常不好,考试失分情况非常严重,电极反应方程式的书写已成为学生学习这部分知识的拦路虎,直接影响考试的成绩。笔者结合多年的教学经验 和对近些年高考原题的研究,谈谈电极反应方程式的书写原则、方法和技巧,仅供参考。
调整之后得:CH3OH+8OH_ -6e-=CO32-+6H2Oห้องสมุดไป่ตู้(2)有时先写出正极反应式,再写出负极反应式。许多有机物作为燃料电池的燃料,如甲烷、乙烷、丁烷、乙醇等,空气作为氧化剂,可以先写出正极反应式,再用这些物质在氧 气中燃烧的化学方程式减去正极反应式,结合电解质溶液的酸碱性,即可快速写出负极反应式。 3.电解池中电极反应式的书写 (1)首先看阳极材料,如果阳极是活泼电极(金属活动顺序表Ag以前,金属活动顺序由强到弱:铯最强,然后是稀土、钡、铷,再然后是钾〉钙〉钠〉镁〉铝〉铍〉锰〉锌〉铁〉 钴〉镍〉锡〉铅〉(氢)〉铜〉汞〉银〉铂〉金),则应是阳极失电子,阳极不断溶解,溶液中的阴离子不能失电子。 (2)如果阳极是惰性电极(Pt,Au,石墨),则应是电解质溶液中的离子放电,应根据离子的放电顺序进行书写电极反应式。 阳极(惰性电极)发生氧化反应,阴离子失去电子被氧化的顺序为:S2->SO32->I->Br->Cl->OH->水电离的OH->含氧酸根离子>F-。 阴极发生还原反应,阳离子得到电子被还原的顺序为:Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>(酸电离出的H+)>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>(水电离出的H+)>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+。 (注:在水溶液中Al3+,Mg2+,Na+,Ca2+,K+这些活泼金属阳离子不被还原,这些活泼金属的冶炼往往采用电解无水熔融态盐或氧化物而制得)。 4.可充电电池电极反应式的书写 可充电电池是联系原电池与电解池的桥梁,它也是电化学知识的重要知识点。放电为原电池反应,充电为电解池反应。原电池的负极反应与电解池的阴极反应,原电池的正极反应与 电解池的阳极反应互为逆反应。学生按前面的方法能书写放电(即原电池)的电极反应式,就能写出充电(即电解池)的电极反应式。 纵观历年高考试题可发现,解可充电电池试题的关键在于能否正确书写电极反应式。书写电极反应式的关键是能否正确书写放电时的电极反应式。要正确书写放电时的电极反应式, 既要弄清得失电子的物质,还要特别注意电极产物是否与电解质溶液共存,要写出实际存在的电极反应式。然后根据原电池的负极反应与电解池的阳极反应、原电池的正极反应与电解池 的阴极反应互为逆反应,即可快速写出充电时的电极反应式。各电极反应式顺利写出以后,即可正确解题。 作者单位:陕西省石泉县石泉中学 邮政编码:725200
电极反应的书写技巧(最全最新)

专项突破---电极反应式书写技巧电化学中电极反应式的书写基本是高考的必考题型之一,如何解决这一难题,应尊遵循以下思路:(1)明确写的是何种电极的反应式(2)明确该电极的放电微粒和放电后的产物:在确定放电微粒时要严格遵循题目要求。
(3)利用化合价的变化确定得失电子数(4)先利用电荷守恒,后利用原子守恒并结合电解质溶液的环境(酸性、碱性、中性等)确定电极反应式中的所缺微粒。
(一)原电池中电极反应式的书写1、先确定原电池的正负极,列出正负极上的反应物质,并标出相同数目电子的得失。
2、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,则该电解质溶液中的阴离子应写入负极反应式;若正极上的反应物质是O2,且电解质溶液为中性或碱性,则水必须写入正极反应式中,且O2生成OH-,若电解质溶液为酸性,则H+必须写入正极反应式中,O2生成水。
3、正负极电极反应式在得失电子数目相同时相加得到电池反应的总反应式。
若已知电池反应的总反应式,可先写出较易书写的书写电极反应式,然后在电子守恒的基础上,总反应式减去较易写出的书写电极反应式,即得到较难写出的书写电极反应式。
【典型例题】用金属铂片插入KOH溶液中作电极,在两极上分别通入甲烷和氧气,形成甲烷—氧气燃料电池,该电池反应的离子方程式为:CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O,试写出该电池的两极反应式。
解析:从总反应式看,O2得电子参与正极反应,在碱性性溶液中,O2得电子生成OH-,故正极反应式为:2O2+4H2O+8e- =8OH-。
负极上的反应式则可用总反应式减去正极反应式(电子守恒)得CH4+10OH--8e-= CO32-+7H2O。
【专题练习】燃料电池是燃料(如CO,H2,CH4等)跟氧气(或空气)起反应将化学能转变为电能的装置,电解质溶液是稀硫酸溶液,在甲烷燃料电池中:负极反应式为,正极反应式为:。
(二)、电解池中电极反应式的书写1、首先看阳极材料,若阳极是活泼电极(金属活动顺序表Ag以前的金属,金属活动顺序由强到弱:钾〉钙〉钠〉镁〉铝〉铍〉锰〉锌〉铁〉钴〉镍〉锡〉铅〉(氢)〉铜〉汞〉银〉铂〉金。
原电池电极反应式的书写技巧

原电池电极反应式的书写技巧原电池反应是在两极上分别发生氧化反应和还原反应,负极上的反应是活动性较强的金属电极被氧化或还原性较强的物质发生氧化反应,正极上的反应是氧化性较强的物质发生得到电子的还原反应。
初学原电池,总感到其电极反应很难写,原电池电极反应与一般的氧化还原反应的书写不一样,有它自身的书写方法和技巧。
但只要掌握规律,加强练习,还是可以写会的。
下面谈谈我书写原电池电极反应的一些体会:1.若知道电池总反应,根据总反应是两电极反应之和,若能写出某一极反应或已知某一极反应,由总反应减半反应可得另一极反应。
例如,铅蓄电池的总反应为:Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O,已知负极反应为:Pb+ SO42—-2e—=PbSO4,则正极反应为:。
[分析] 由于电极反应一般写离子方程式,先将电池的总反应改写成离子方程式:Pb+PbO2+4H++2SO42—=2PbSO4+2H2O,由总反应减负极半反应可得:Pb+PbO2+4H++2SO42—-(Pb+ SO42—-2e—)=2PbSO4+2H2O-PbSO4,整理可得正极半反应为: PbO2+4H++SO42—+2e—=PbSO4+2H2O。
若知道电池总反应:氧化剂+还原剂+(某介质)==还原产物+氧化产物+(另一介质)根据总反应找出氧化剂和氧化产物、还原剂和还原产物,电极反应的总模式是:负极:还原剂-ne—=氧化产物正极:氧化剂+ne—=还原产物其他参与反应的介质分子或离子,根据配平需要,添加在半反应的反应物或生成物中。
2.若电极反应产物是难溶性碱或盐时,负极上一般有阴离子参与反应,若为可逆电池,则正极上有同样的阴离子生成,电解液的浓度基本不变。
阳离子一般参与正极反应。
参加电极非氧化还原反应的阴、阳离子可依据电解液类型或反应产物确定。
例如,镍-镉蓄电池的总反应为:Cd+2NiO(OH)+2H2O=Cd(OH)2+2Ni(OH)2,要书写电极反应式,首先,应判断电解液类型,由产物可知,电解液一定为碱液,镉被氧化成Cd(OH)2,所以,负极有OH—参加反应。
电极反应式的书写方法

电解池的设计
电解池的组成
电解池由电源、电极、电解质溶 液和外电路组成,电极材料和电 解质溶液的选择对电解效果有重
要影响。
书写电极反应式
根据电解原理,确定阴阳极的氧化 还原物质,写出电极反应式,并注 意电子转移数和电荷守恒。
判断阴阳极
根据电解原理中氧化还原反应的方 向,判断阴阳极,阳极发生氧化反 应,阴极发生还原反应。
利用总反应式书写电极反应式
总结词
根据总反应式中各物质在电极上的转化关系,写总反应式中各物质在电极上的转化关系,写出相应的电极反应式。例如, 在碱性条件下,氢气和氧气发生电化学反应生成水,总反应式为:2H2 + O2 + 4OH- → 4H2O,根据转 化关系可以写出阳极反应式:4OH- - 4e- → 2H2O + O2。
利用离子方程式书写电极反应式
总结词
将离子方程式中的离子转化为相应的电极反应式。
详细描述
在书写电极反应式时,可以根据离子方程式的书写规则,将离子方程式中的离子转化为 相应的电极反应式。例如,在酸性条件下,铁离子和氢氧根离子发生电化学反应生成亚 铁离子和水,离子方程式为:Fe3+ + 3OH- → Fe(OH)3,可以写出相应的电极反应式:
总反应式为
03
$2NaCl + 2H_{2}O = 2NaOH + Cl_{2} uparrow + H_{2}
uparrow$。
氢氧燃料电池
01
正极发生还原反应,电极反应式为
$O_{2} + 4e^{-} + 4H^{+} = 2H_{2}O$。
02
负极发生氧化反应,电极反应式为
$H_{2} - 2e^{-} = 2H^{+}$。
电极反应式

谢谢!
(2014全国大纲卷)9.右图是在航天用高压氢镍电池基础上发 展起来的一种金属氢化物镍电池(MH-Ni电池)。下列有关 说法不正确的是
A.放电时正极反应为:NiOOH+H2O+e-→Ni(OH)2+OH- B.电池的电解液可为KOH溶液 C.充电时负极反应为:MH+OH-→H2O+M+e- D.MH是一类储氢材料,其氢密度越大,电池的能量密度越高
二轮复习专题
电极反 电极的判断、电极反应式的书写
有关电化学的计算内容(能量密度,电解液 pH、质量变化、复原物质,离子迁移、两极产 物等的计算)
小组讨论(一轮回顾)
一、原电池中正负极的判断方法有哪些?电极反应式 的书写时需要注意什么?
二、电解池中阴阳极的判断方法有哪些?放电粒子如 何判断?电极反应式的书写时需要注意什么?
(2)电化学降解NO3-的原 理如图所示。
①.....阴极反应式为: ______________.
2NO3-+6H2O+10e-=N2+12OH-
五、电极反应式考点变化趋势
电解质溶液环境对放电产物的影响(离子放电) 分子放电
相反电荷离子放电 电解过程有机物参与放电
六、课后反思练习
(2014年石家庄市质检二) 27 .(6)步骤Ⅶ中,Te的获得
三、二次电池电极反应式的书写
阳 极 反 写 正 极
二次电池
阴 极
反 写 负 极
四、典型习题过关
锂离子电池
(1)锂离子电池实例
(2013全国新课标卷Ⅰ)27.锂离子电池的应用很广,其正 极材料可再生利用。某离子电池正极材料有钴酸锂 (LiCoO2),导电剂乙炔黑和铝箔等。充电时,该锂离子电 池阴极发生的反应为6C+xLi++xe-=LixC6。现欲利用以下 工艺流程回收正极材料中的某些金属资源(部分条件为给 出)。 (5)充放电过程中,发生LiCoO2与Li1-xCoO2之间的转化, 写出放电时电池反应方程式_____________________。 原电池: (-) LixC6-xe-=6C+xLi+ (+) Li1-xCoO2+xe-+xLi+=LiCoO2
高一化学原电池电极反应式的书写

原电池中电极反应式的书写一、原电池中电极反应式的书写1、先确定原电池的正负极,列出正负极上的反应物质,并标出相同数目电子的得失。
2、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,则该电解质溶液中的阴离子应写入负极反应式;若正极上的反应物质是O2,且电解质溶液为中性或碱性,则水必须写入正极反应式中,且O2生成OH-,若电解质溶液为酸性,则H+必须写入正极反应式中,O2生成水。
3、正负极反应式相加得到电池反应的总反应式。
若已知电池反应的总反应式,可先写出较易书写的电极反应式,然后在电子守恒的基础上,总反应式减去较易写出的电极反应式,即得到较难写出的电极反应式。
例1、有人设计以Pt和Zn为电极材料,埋入人体内作为作为某种心脏病人的心脏起搏器的能源。
它依靠跟人体内体液中含有一定浓度的溶解氧、H+和Zn2+进行工作,试写出该电池的两极反应式。
解析:金属铂是相对惰性的,金属锌是相对活泼的,所以锌是负极,Zn失电子成为Zn2+,而不是ZnO或Zn(OH)2,因为题目已告诉H+参与作用。
正极上O2得电子成为负二价氧,在H+作用下肯定不是O2-、OH-等形式,而只能是产物水,体液内的H+得电子生成H2似乎不可能。
故发生以下电极反应:负极:2Zn-4e-= 2Zn2+,正极:O2 + 4H+ + 4e- = 2H2O 。
例2、用金属铂片插入KOH溶液中作电极,在两极上分别通入甲烷和氧气,形成甲烷—氧气燃料电池,该电池反应的离子方程式为:CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O,试写出该电池的两极反应式。
解析:从总反应式看,O2得电子参与正极反应,在强碱性溶液中,O2得电子生成OH-,故正极反应式为:2O2+4H2O+8e- =8OH-。
负极上的反应式则可用总反应式减去正极反应式〔电子守恒〕得CH4+10OH--8e-= CO32-+7H2O。
二、电解池中电极反应式的书写1、首先看阳极材料,如果阳极是活泼电极〔金属活动顺序表Ag以前〕,则应是阳极失电子,阳极不断溶解,溶液中的阴离子不能失电子。
电极方程式的书写技巧

电极方程式的书写技巧(1)看图书写题型给出原电池、电解池的装置图,图中标明了电极材料和电解质溶液,要求写出电极反应方程式或电池总反应方程式或作出其他的回答。
例1 将Mg条、Al条平行插入一定浓度的NaOH溶液中,用导线连接成原电池,写出此原电池工作时的电极反应方程式。
思路①根据电极材料、电极上通入的物质和电解质溶液,判断谁能自发地发生氧化还原反应形成原电池。
②据发生的化学反应找出化合价升降的物质,失电子的物质应在负极反应,得电子的物质应在正极发生反应。
③据发生的氧化还原反应的反应物和产物书写电极反应方程式:负极:Al失去电子成为Al3+后,电解质溶液中大量的OH-与Al3+反应:2Al-6e-+8OH-=2AlO2-+4H2O正极:溶液中水电离出的H+得到电子生成H2:6H2O+6e-=3H2+6OH-两电极反应的左右两边分别相加,将OH-还原为NaOH,其总反应方程式为:2Al+2H2O+2NaOH=2NaAlO2+3H2↑例2 写出右装置中的电极反应方程式和总的电池反应方程式思路①有外加电源,该装置一定是电极装置,据电源或其他信息准确判断出电解装置的阴阳极:Cu是阴极,石墨是阳极。
②在阴极发生反应的应是溶液中的阳离子,在阳极反应的应是除惰性电极外的金属单质和溶液中的阴离子,所以,当阳极材料不参加电极反应时,应找出溶液中的所有阴离子和所有阳离子:阳离子:Cu2+ H+;阴离子:OH- SO42-(阳极材料石墨是惰性电极)③比较微粒在阴阳极的放电顺序:阳离子的顺序:Cu2+>H+;阴离子的放电顺序:OH->SO42-④放电能力强的微粒先发生电极反应,可书写电极反应方程式:阳极:4OH--4e-=O2+2H2O 阴极:2Cu2++4e-=2Cu⑤将电极反应中的离子还原为原来的物质:OH-还原为原来的水,Cu2+还原为原来的CuSO4,4H2O-4e-=O2+2H2O+4H++) 2CuSO4+4e-=2Cu+2SO42-2CuSO4+2H2O=2Cu+2H2SO4+O2↑规律电极反应:发生氧化(还原反应)的微粒-(+)ne-+电解质溶液参加反应的微粒=生成物新微粒。
2020届高考化学难点点点过专题10电极反应式的正确书写含解析

专题10电极反应式的正确书写【考向分析】电化学专题是化学基本理论中的重要内容,是每年高考的必考点。
由于电化学试题题材广、信息新、陌生度大。
虽然该类试题貌似新颖,但应用的解题原理还是原电池的知识,只要细心分析,实际上得分相对比较容易。
此类题型主要考查角度有电池正、负极的判断,电极产物的判断,溶液pH的变化,电池充、放电时电极反应式的书写,电子(电流)方向的判断,离子移动方向的判断及电化学有关计算等。
其中电极反应式书写是电化学的核心考点,也是易错点。
电极反应属于氧化还原反应的半反应,高考主要从下面三个方面进行考查,根据给出两个电极反应式,写总反应式;给出总反应式,写出电极反应式;根据信息给予知识,写电极反应式和总反应式。
【考点归纳】电极反应式是指在电化学反应中,原电池放电时的正、负极(或电解池电解时的阴、阳极)发生的还原、氧化反应得失电子的离子反应式(包括极区溶液中的微粒参加的反应在内)。
其实质均是将氧化还原反应分割成氧化和还原两个半反应的反应式,并且伴随着电子的得失和转移。
1.电极反应式和总反应式的书写规则(1)电极反应式的书写规则:原电池放电时的正、负极(或电解池电解时的阴、阳极)的电极反应式中各微粒的化学式均严格按照离子方程式的书写规则进行书写(即除了易溶且易电离的物质才可拆成离子形式,其它物质一律只写成化学式)。
电极反应式不仅写出被氧化和被还原的物质及其产物外,还须包括该极区周围电解质溶液中参加了离子反应的微粒在内(注意:由于盐类的水解程度一般很小,因此可不考虑某些离子的水解反应) 。
原电池放电时的正、负极(或电解池电解时的阴、阳极)的电极反应式都应满足氧化还原反应的电子得失守衡。
(2)总反应式的书写规则:将原电池放电时的正、负两极(或电解时的阴、阳两极)的电极反应式相加所得的和即为总反应式(这里系指狭义的总反应式)。
电解质溶液中来自两极的电极反应所分别产生的离子,在溶液中相向迁移,相遇并相互发生的离子反应,可单独书写离子方程式,当然也可写入总反应式而得到广义的总反应式(由于这些离子反应的化学计量数关系和电极反应式是一致的)。
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几种常见的“燃料电池”的电极反应式的书写几种常见的“燃料电池”的电极反应式的书写江西黎川一中朱印聪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- + 2 H+ === 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。
负极发生的反应:CH4– 8e- + 8OH-==CO2+ 6H2O CO2+ 2OH-== CO32-+ H2O,所以:负极的电极反应式为:CH4 + 10 OH- + 8e- === CO32- + 7H2O正极发生的反应有:O2 + 4e- === 2O2-和O2- + H2O === 2OH- 所以:正极的电极反应式为:O2 + 2H2O + 4e- === 4OH-说明:掌握了甲烷燃料电池的电极反应式,就掌握了其它气态烃燃料电池的电极反应式四、铝–空气–海水电池我国首创以铝–空气–海水电池作为能源的新型海水标志灯,以海水为电解质,靠空气中的氧气使铝不断被氧化而产生电流。
只要把灯放入海水中数分钟,就会发出耀眼的白光。
电源负极材料为:铝;电源正极材料为:石墨、铂网等能导电的惰性材料。
负极的电极反应式为:4Al-12e-===4Al3+;正极的电极反应式为:3O2+6H2O+12e-===12OH-总反应式为:4Al+3O2+6H2O===4Al(OH)3说明:铝板要及时更换, 铂做成网状是为了增大与氧气的接触面积.、燃料电池电极反应式的书写应用举例1、电解质为酸性电解质溶液例1、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是。
⑵此电池的正极发生的电极反应是;负极发生的电极反应是。
⑶电解液中的H+离子向极移动;向外电路释放电子的电极是。
⑷比起直接燃烧燃料产生电力,使用燃料电池有许多优点,其中主要有两点:首先是燃料电池的能量转化率高,其次是。
解析:因燃料电池电化学反应的最终产物与燃料燃烧的产物相同,又且其电解质溶液为稀硫酸,所以该电池反应方程式是2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O。
按上述燃料电池正极反应式的书写方法1知,在稀硫酸中,其正极反应式为:3O2+12H++12e-=6H2O,然后在电子守恒的基础上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+。
由原电池原理知负极失电子后经导线转移到正极,所以正极上富集电子,根据电性关系知阳离子向正极移动,阴离子向负极移动。
故H+离子向正极移动,向外电路释放电子的电极是负极。
答案:⑴2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O⑵正极3O2+12H++12e-=6H2O;负极2CH3OH+2H2O-12e-=2CO2↑+12H+⑶正;负⑷对空气的污染较小2、电解质为碱性电解质溶液例2、甲烷燃料电池的电解质溶液为KOH溶液,下列关于甲烷燃料电池的说法不正确的是()A、负极反应式为CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2OB、正极反应式为O2+2H2O +4e-=4OH-C、随着不断放电,电解质溶液碱性不变D、甲烷燃料电池的能量利用率比甲烷燃烧的能量利用率大解析:因甲烷燃料电池的电解质为KOH溶液,生成的CO2还要与KOH反应生成K2CO3,故该电池发生的反应方程式是CH4+2OH-+2O2=CO32-+3H2O。
从总反应式可以看出,要消耗OH-,故电解质溶液的碱性减小,C错。
按上述燃料电池正极反应式的书写方法2知,在KOH溶液中,其正极反应式为:O2+2H2O +4e-=4OH-。
通入甲烷的一极为负极,其电极反应式可利用总反应式减去正极反应式为CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O。
选项A、B均正确。
根据能量转化规律,燃烧时产生的热能是不可能全部转化为功的,能量利用率不高,而电能转化为功的效率要大的多,D项正确。
故符合题意的是C。
3、电解质为熔融碳酸盐例3、某燃料电池以熔融的K2CO3(其中不含O2-和HCO3-)为电解质,以丁烷为燃料,以空气为氧化剂,以具有催化作用和导电性能的稀土金属材料为电极。
试回答下列问题:⑴写出该燃料电池的化学反应方程式。
⑵写出该燃料电池的电极反应式。
⑶为了使该燃料电池长时间稳定运行,电池的电解质组成应保持稳定。
为此,必须在通入的空气中加入一种物质,加入的物质是什么,它从哪里来?解析:由于电解质为熔融的K2CO3,且不含O2-和HCO3-,生成的CO2不会与CO32-反应生成HCO3-的,故该燃料电池的总反应式为: 2C4H10+13O2=8CO2+10H2O。
按上述燃料电池正极反应式的书写方法3知,在熔融碳酸盐环境中,其正极反应式为O2+2CO2+4e-=2CO32-。
通入丁烷的一极为负极,其电极反应式可利用总反应式减去正极反应式求得,应为2C4H10+26CO32--52e-=34CO2+10H2O。
从上述电极反应式可看出,要使该电池的电解质组成保持稳定,在通入的空气中应加入CO2,它从负极反应产物中来。
答案:⑴2C4H10+13O2=8CO2+10H2O⑵正极:O2+2CO2+4e-=2CO32-,负极:2C4H10+26CO32--52e-=34CO2+10H2O⑶CO2从负极反应产物中来4、电解质为固体氧化物例4、一种新型燃料电池,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-。
下列对该燃料电池说法正确的是( )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+10H2OC. 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解析:本题以丁烷燃料电池为载体综合考查了原电池原理涉及的有关“电子流向、电极反应式、总反应式”等内容,因正极上富集电子,根据电性关系,O2-不可能移向正极,A错。
由丁烷的燃烧反应及电解质的特性知该电池的总反应式为2C4H10+13O2® 8CO2+10H2O,B正确。
按上述燃料电池正极反应式的书写方法5知,在熔融状态下允许O2-在其间通过,故其正极反应式为O2+4e-=2O2-,C正确。
通入丁烷的一极应为负极,D错。
故符合题意的是B、C。