原电池电极反应式的书写方法教学案_电极反应式书写导学案

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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（2）碱性：因为CO2可以继续和OH-反应生成CO3和水，总方程式为：CH4 + 2O2 + 2OH-

2= CO3+ 3H2O 3.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：O2 + 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：O2 + 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：O2 + 4e-+ 4H+

= 2H2O；碱性环境中的正极的反应式为：O2 + 4e-+2H2O

= 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：2O2 + 8e-+ 8H+

=4H2O（酸性）；2O2 + 8e-+4H2O

= 8OH-（碱性）。方程式相

2减后得到负极的反应式为：CH48e-+10OH-= CO3+ 7H2O（碱性）

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：

2用熔融物质中的阴离子（也就是CO3）调电荷守恒，因为在第一步中正极反应式的左2边有四个负电荷，右边没有电荷，所以上述正极反应调整为：O2 + 4e-= 2 CO3

3.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。所以正极反应式为：O2 + 4e-+2CO2

2= 2 CO3

4.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：N2H4 + 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。

－－负极反应式：2CO+2CO32＝4CO2+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：H2+CO+O2＝CO2+H2O。下列说法不正确的是（）。．．．

A．负极反应Al－3e－＝Al3+

B．燃料气体是氧气

C．正极反应为2CO2+O2+4e－＝2CO32－

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600℃－700℃，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+O2＝2H2O（该电池放电过程中，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＝O2+2H2O

－－

B．该电池负极的反应为：H2+CO32－2e＝H2O+CO2

C．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

A．a电极是负极

－－ B．b电极的电极反应为：4OH — 4e = 2H2O + O2↑

C．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：2CH3OH+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：CH3OH+H2O－6e=CO2+6H

+— D．正极反应式为：O2+4H+4e=2H2O

日期：2014-10-04