高中化学燃料电池的书写方法
几种常见的“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＋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＋6H2O＝12OH
－－－
负极的电极反应式为：CH4O －6e＋8OH＝CO32＋ 6H2O 2. 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.
●牛刀小试：
熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视，可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，CO为阳极燃气，空气与CO2的混合气为阴极助燃气，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＋2CO3???4CO2＋4e
－
2?正极反应式： 。 总电池反应式： 。 ●案例探究
[例题]某原电池中盛有KOH浓溶液，若分别向________(填“正”或“负”，下同)极通入可燃性气体，向________极通入O2，则电路中就有电流通过，试完成下列问题：
(1) (2) (3) (4) (5) (6) 可燃性 气体 H2 H2S CO CH4 C2H4 C2H2 正极反应 负极反应 电池总反应 pH变化 命题意图：考查学生书写燃料电池电极反应的能力。 知识依托：原电池原理和氧化还原反应原理。
错解分析：忽视电解质溶液是KOH溶液，误以为负极能放出酸性气体。 答案： (1) 正极反应 －负极反应 H2－2e＋2OH====2H2O H2S－6e－－电池总反应 2H2＋O2====2H2O 2H2S＋3O2＋4OH====2SO3＋4H2O 2CO＋O2＋4OH====2CO3＋2H2O 2?－－pH变化 变小 (2－O2＋4e＋2?====SO＋5H2O ) 3－2H2O====4OH (3) CO－2e＋4OH＋2H2O －－＋8OH－2?变小 2?====CO3变小 (4) (5) (6)
CH4－8e2?－＋10OH－－CH4＋2O2＋2OH====CO3＋3H2O －2?====CO3＋7H2O C2H4－12e2?－变小 －＋16OHC2H4＋3O2＋4OH=====2CO3＋4H2O 2?====2CO3＋10H2O C2H2－10e2?－变小 －＋14OH－2C2H2＋5O2＋8OH====4CO3＋6H2O 2?====2CO3＋8H2O 变小 ●锦囊妙计
1、燃料电池的负极反应，一般较难写出，而正极反应和电池总反应却较易写出。用电池总反应减去正极反应可得负极反应，这是写负极反应式的一种巧妙方法。
2－+＋
2、O在酸性（H）条件下不能单独存在，只能结合H生成H2O;
2－－－O 在碱性(OH)条件下不能单独存在，只能结合H2O生成OH ●突击训练
1.将例题中的惰性电极改为Al电极和Mg电极，并停止通气体，则： (1)正极反应为： ； (2)负极反应为： ；
(3)电极总反应式为：________；电解质溶液的pH变化为：________(填“增大”“不变”或“变小”)。
2.将例题中的“KOH(aq)”改为：稀H2SO4，其他同例题，试回答前(4)问。 (1) (2) (3) (4) (5) (6)
3.将Al、Fe两电极分别插入盛有稀HNO3的电解质溶液中组成原电池，试回答1题中三个问题。
－1
4.将Al、Cu两电极分别插入盛有18.4 mol·L的H2SO4(aq)中组成原电池，试回答1中三问。
附：参考答案
可燃性 气体 H2 H2S CO CH4 C2H4 C2H2 正极反应 负极反应 电池总反应 pH变化
高中化学燃料电池的书写方法
