燃料电池电极方程式的书写和技巧(必修2)
燃料电池电极反应式的书写方法(精)
燃料电池电极反应式的书写方法在学习原电池时，学生最感困难的是电极反应式的书写，特别是燃料电池电极反应式的书写。
为了帮助同学们准确把握燃料电池电极反应式的书写方法，笔者结合自己的教学体会谈谈这方面的问题，供大家参考。
一、有关燃料电池基本知识了解1、定义：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。
它和其它电池中的氧化还原反应一样,都是自发的化学反应,不会发出火焰，其化学能可以直接转化为电能,且废物排放量很低.其中燃料电池电化学反应的最终产物与燃料燃烧的产物相同，这是我们书写燃料电池总反应方程式的依据。
2、燃料电池的电极规定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。
3、燃料电池的电解质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。
4、燃料电池的工作原理以氢氧燃料电池为例，其工作原理是：氢气（可燃物)从负极处失去电子（燃料被氧化掉)，这些电子从外电路流到正极；同时，余下的阳离子（氢离子)通过电解液被送到正极。
在正极，离子与氧气发生反应并从负极获得电子。
5、燃料电池的优点作为二十一世纪改善人类生活的“绿色电源"——燃料电池，它具有以下优点:⑴燃料电池是把化学能直接转化为电能，而不经过热能这一种中间形式,所以它的电效率比其它任何形式的发电技术的电效率都高。
⑵燃料电池的废物（如SO2、CO、NO x）排放量很低，大大减少了对环境的污染。
⑶燃料电池中无运动部件,工作时很安静且无机械磨损.总之,燃料电池是一种新型无污染、无噪音、高效率的汽车动力和发电设备,其投入使用可有效的解决能源危机、污染问题，是继水力、火力、核能发电后的第四类发电-—化学能发电，被称为二十一世纪的“绿色电源”。
燃料电池电极反应式的书写
欢迎共阅燃料电池电极反应式的书写燃料电池电极反应式的书写是中学化学教学的难点，也是高考化学的常考考点之一，在书写时学生往往易错。
参加北大附中课堂教学培训，感悟最深的是桑老师对燃料电池电极反应式的复习的处理，其式为： O2 + 4e- == 2O2-三、负极发生氧化反应,负极生成的离子一般与正极产场结合，有以下几种情况：(1)若负极通入的气体是氢气,则①酸性液中 H2 - 2e- == 2H+②碱性溶液中 H2 - 2e- + 2OH- == 2H2O③熔融氧化物中 H2 - 2e- + O2- == H2O(2) 若负极通入的气体为含碳的化合物CO、CH4、CH3OH等,碳元素均转化为正四价碳的化合物、在酸性溶液中生成二氧化物气体、在22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 +2H2O + 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)? 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书写方法与学习方法
燃料电池电极反应式书写方法与学习方法燃料电池电极反应式书写方法法一：常用方法电极：惰性电极;燃料包含：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。
本文来自化学自习室!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。
本文来自化学自习室!如氢氧燃料电池的总反应为：2H2+O2=2H2O;甲烷燃料电池(电解质溶液为NaOH 溶液)的反应为：CH4+2O2=CO2+2H2O①CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O②①式+②式得燃料电池总反应为：CH4+2O2+2NaOH=Na2CO3+3H2O 本文来自化学自习室!本文来自化学自习室!第二步：写出电池的正极反应式本文来自化学自习室!根据燃料电池的特点，一般在正极上发生还原反应的物质都是O2，随着电解质溶液的不同，其电极反应有所不同，其实，我们只要熟记以下四种情况：(1)酸性电解质溶液环境下电极反应式：O2+4H++4e-=2H2O(2)碱性电解质溶液环境下电极反应式：O2+2H2O+4e-=4OH-(3)固体电解质(高温下能传导O2-)环境下电极反应式：O2+4e-=O2-(4)熔融碳酸盐(如：熔融K2CO3)环境下电极反应式：O2+2CO2+4e-=2CO32- 。
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+电池负极反应式故根据第一、二步写出的反应，有：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。
以甲烷燃料电池为例来分析在不同的环境下电极反应式的书写方法：1、酸性条件燃料电池总反应：CH4+2O2=CO2+2H2O①燃料电池正极反应：O2+4H++4e-=2H2O②①-②×2，得燃料电池负极反应：CH4-8e-+2H2O=CO2+8H+2、碱性条件燃料电池总反应：C H4+202+2NaOH=Na2CO3+3H2O①燃料电池正极反应：O2+2H2O+4e-=4OH-②①-②×2，得燃料电池负极反应：CH4+10OH--8e-=CO +7H2O3、固体电解质(高温下能传导O2-) 本文来自化学自习室!燃料电池总反应：CH4+2O2=CO2+2H2O①燃料电池正极反应：O2+4e-=2O2-②①-②×2，得燃料电池负极反应：CH4+O2--8e-=CO2+2H2O4，熔融碳酸盐(如：熔融K2CO3)环境下本文来自化学自习室!电池总反应：CH4+2O2=CO2+2H2O。
燃料电池电极反应式书写的规律
燃料电池电极反应式书写的规律山东省东营市利津县第二中学孙娟妮殷建鹏原电池知识是中学化学中的重要基本概念，也是近年来高考的热点，在学习原电池时，学生最感到困难的是电极反应式的书写，特别燃料电池的电极反应式的书写，为了帮助同学们准确把握这类电池的电极反应式的写法，我结合自己的教学体会谈谈这方面的问题，供大家参考。
燃料电池是一种不经燃烧，将燃料的化学能经过电化学反应直接转变为电能的装置，它和其它电池中的氧化还原反应一样，都是自发的化学反应，不会发出火焰，其化学能可以直接转化为电能的一种电池。
燃料即化石燃料以及由此得到的衍生物，如氢、肼、烃、煤气等液体和气体燃料；氧化剂仅限于氧和空气。
燃料电池基本结构与一般化学电源相同，由正极（氧化剂电极）、负极（燃料电极）和电解质构成，但其电极本身仅起催化和集流作用。
燃料电池工作时，活性物质由外部供给，因此，原则上说，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。
氢氧燃料电池基本结构所有的燃料电池的工作原理都是一样的，其电极反应的书写同样是有规律可循的。
书写燃料电池电极反应式的步骤类似于普通原电池，在书写时应注意以下几点：1.电池的负极一定是可燃性气体，失电子，元素化合价升高，发生氧化还原反应；电池的正极一定是助燃性气体，得电子，化合价降低，发生还原反应。
2.燃料电池两电极材料一般都不参加反应，反应的是通到电极上的燃料和氧气，两电极只是传导电子的作用。
3.电极反应式作为一种特殊的离子反应方程式，也必需遵循原子守恒，得失电子守恒，电荷守恒。
4.写电极反应时，一定要注意电解质是什么，其中的离子要和电极反应中出现的离子相对应，在碱性电解质中，电极反应式不能出现氢离子，在酸性电解质溶液中，电极反应式不能出现氢氧根离子。
5.正负两极的电极反应式在得失电子守恒的条件下，相叠加后的电池反应必须是燃料燃烧反应和燃料产物于电解质溶液反应的叠加反应式。
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-
燃料电池电极反应式的书写
负极：2C4H10+26CO32-－52e-=34CO2+10H2O ⑶为了使该燃料电池长时间稳定运营，电池旳电解质构成 应保持稳定。为此，必须在通入旳空气中加入一种物质， 加入旳物质是什么，它从哪里来？
从上述电极反应式可看出，要使该电池旳电解质构成保 持稳定，在通入旳空气中应加入CO2，它从负极反应产 物中来。
注意：适时利用”减法“
当电解质溶液呈酸性时；
负极：2H2-4e-=4H+ 正极：O2+4e-+4H+=2H2O
氢氧燃料电池电极反应式旳书写
A
电池总反应：2H2 +O2= 2H2O
多
孔
氢气
电
极
多
孔 电
氧气
极
电解质
负极
正极
液体电解质 ①KOH溶液 ②H2SO4溶液
例1
解析：首先明确a为负极，这么电子应该是经过外 电路由a极流向b，A错；B选项反应应为 O2+4e-+4H+=2H2O ; C没有告知原则情况。
D、甲烷燃料电池旳能量利用率比甲烷燃烧旳能量利用率大
⑶电解质为熔融旳碳酸盐（如LiCO3和Na2CO3熔融盐混和物）
在熔融旳碳酸盐环境中，O2-离子也不能单独存在， O2-离子可 结合CO2生成CO32-离子，则其正极反应式为O2＋2CO2 +4e-=2CO32-。
⑶电解质为熔融旳碳酸盐（如LiCO3和Na2CO3熔融盐混和物）
3. 按燃料类型分。
3.1氢燃料电池 3.2甲烷燃料电池 3.3甲醇燃料电池 3.4乙醇燃料电池
燃料电池旳种类
燃 类料 型电碱c池e性ll)燃碱 电性 池料燃电料池磷料（酸电A型池F燃C）（质 互 膜al子 换 燃kal熔盐池in融燃e碳 料f酸 电uel固 物 池体 燃氧 料化 电
从燃料电池谈电极反应方程式书写的技巧
关注介质对产物形式的影响
负极H2→H+
酸性：H+ 碱性：H+ +OH－=H2O 传导O2－ ：2H++O2－=H2O 熔融碳酸盐：2H++CO32－=H2O+CO2
关注介质对产物形式的影响
负极C→CO2
酸性：CO2 碱性：CO32－ 传导O2－ ：CO2
一、从燃料电池出发体会电极反应书写技巧
负极反应式
－4
＋4
CH4 -8e－+2H2O= CO2 ＋8H＋
配平技巧：原子守恒
一、从燃料电池出发体会电极反应书写技巧 负极反应式
－C2H3OH-6e－ +8OH－
＋4
= CO32－
＋6H2O
配平技巧：平衡电荷
一、从燃料电池出发体会电极反应书写技巧
负极反应式
－2
CH3OCH3
-12e－+6O2－=
+4
2CO2＋3H2O
正极：FePO4+ e－+Li+ = LiFePO4 ②写出充电时的电极反应式。
阴极：Li + + e－ = Li
阳极：LiFePO4－ e－ = FePO4＋Li+
二、常见可充电电池中电极反应的研究
书写电极反应方程式的其他技巧
1.利用充、放电关系 2.总反应式减去某电极的反应式 3.抓住题目中的有用信息
正极
酸性：O2+4e－+4H+=2H2O 碱性：O2+4e－+2H2O=4OH－ 传导O2－：O2+4e－=O2－ 熔融碳酸盐：O2+4e－+2CO2=2CO32－
例谈燃料电池电极方程式书写技巧
经验交流2014-01电化学知识在日常生产生活中应用广泛，其相应知识的考查在近年各省市的高考试题中得到充分体现，属高频考点。
以新型原电池，特别是燃料电池为背景考查原电池的相关知识尤为突出，其中电极方程式书写逢考必有。
本文以一道试题为例，总结归纳电极方程式书写的一般规律。
试题：熔融盐燃料电池具有较高的发电效率，因而受到重视。
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。
试写出其正负极电极方程式。
变式一：若电解质溶液为KOH溶液，写出其正负极电极方程式。
变式二：若电解质溶液为H2SO4溶液，写出其正负极电极方程式。
此类问题的解决通常分为以下三个步骤：第一步：写出其总反应，标电子转移。
我们知道，原电池本质是把一个自发的氧化还原反应的氧化反应和还原反应分开在两极进行，其电子转移通外电路而形成电流，因此还原剂作电池的负极，正极为氧化剂。
2C4H10+13O2=8CO2+10H2O。
从转移电子来看，我们不难判断出C4H10为负极，O2为正极，这样我们就可以写出电极反应的大致形式了。
需要注意的是，写总反应时要考虑产物是否与电解质溶液反应，如变式一，总反应应改写为：2C4H10+13O2+ 16KOH=8K2CO3+18H2O第二步：写两个电极反应的大致形式。
根据写出的总反应及电子转移，我们可以写出电极反应的大致形式。
负极：2C4H10-52e-+…=…正极：13O2+52e-+…=…接下来就是如何确定电极产物。
第三步：根据电解质溶液确定产物，依据电荷守恒和元素守恒调平电极方程。
负极产物为+4价的碳元素和+1价的氢元素，其具体形式可能为CO2、CO2-3和H2O、H+，根据电解质的酸碱性确定最终形式，如题中电解质为熔融的K2CO3，应为CO2和H2O，电解质溶液为碱性时为CO2-3和H2O，电解质溶液呈酸性时为CO2和H+。
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燃料电极方程式的书写和技巧
二、书写正极反应式
1、酸性电解质溶液（如H2SO4溶液） 正极反应式：O2 + 4H+ + 4e﹣ = 2H2O 2、碱性电解质溶液（如NaOH或KOH溶液） 正极反应式：O2 + 2H2O + 4e﹣ = 4OH﹣
3、熔融的碳酸盐电解质（如Li2CO3和Na2CO3熔
融盐混合物） 正极反应式：O2 + 2CO2 + 4e﹣ = 2CO32﹣ 4、固体电解质（如固体氧化锆—氧化钇，固体Байду номын сангаас电解质在高温下可允许O2﹣在其间通过）
2、如果是含碳元素的可燃物
①酸性电解质：总反应方程式同燃烧的方程式一 样。 甲烷燃料电池的总反应方程式：
CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O
②碱性电解质
由于燃烧产物CO2和碱液反应， CO2 + OH﹣ = CO32﹣ + H2O 所以燃料电池的总反应方程式应该是燃烧方程式 与CO2和碱液反应方程式叠加后的反应式，即： 甲烷燃料电池的总反应方程式： CH4 + 2O2 + 2OH﹣ = CO32﹣ + 3H2O
2、甲烷燃料电池
① 酸性电解液
总：CH4 + 2O2 = CO2+2H2O 正：O2 + 4H+ + 4e﹣ = 2H2O 负：CH4 + 2H2O﹣ 8e﹣ = CO2 + 8H+
② 碱性电解液 总：CH4 + 2O2 + 2OH﹣ = CO32﹣ + 3H2O 正：O2 + 2H2O + 4e﹣ = 4OH﹣ 负：CH4 + 10OH﹣﹣ 8e﹣ = CO32﹣ + 7H2O
<2>直接书写法 以碱性条件下甲烷燃料电池为例， ①找出元素化合价发生变化的物质： CH4 → CO32﹣ ②标出电子守恒： CH4 ﹣ 8e﹣→ CO32﹣
③写出电荷守恒： CH4 + 10OH﹣﹣ 8e﹣ → CO32﹣ ④写出原子守恒： CH4 + 10OH﹣﹣ 8e﹣ = CO32﹣ + 7H2O
正极反应式：O2 + 4e﹣ = 2O2﹣
三、书写负极反应式
<1>间接书写法 根据得失电子守恒，用总反应式减去正极反 应式。
1、氢氧燃料电池
① 酸性电解液
总：2H2 + O2 = 2H2O 正：O2 + 4H+ + 4e﹣ = 2H2O 负：2H2 ﹣ 4e﹣ = 4H+
② 碱性电解液 总：2H2 + O2 = 2H2O 正：O2 + 2H2O + 4e﹣= 4OH﹣ 负：2H2 + 4OH﹣﹣ 4e﹣ = 4H2O
燃料电池 电极反应式的书写和 技巧
高一化学组
燃料电池电极反应式的一般书写步骤： 第一步，写出燃料电池的总反应式； 第二步，写出燃料电池的正极反应式；
第三步，写出燃料电池的负极反应式。
一、书写总反应式
1、如果是氢氧燃料电池，无论以什么物质做电 解质（固态、酸性、碱性），总反应式皆为： 2H2 + O2 = 2H2O