燃料电池电极反应式书写的规律
7页1、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
2、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。例1: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02,电解质溶液通常选用KOH。在负极上氢气失去电子变成H+进入溶液,H+又与溶液 中的0H-继续反应生成H2O,因此在负极发生的反应为H2 + 2e- = 2H+ ,2H+ + 2OH- = 2也0,所以: 负极的电极反应式为:H2- 2e- + 2OH- = 2H2O;正极是O2得到电子,即:02 + 4e- = 2O
3、 2- , O2-在碱性条件下不能单独存在,只能结合 H2O 生成 0H-即:202- + 2H2O = 4OH-,因此,正极反应式为:02 + H2O + 4e- = 40H-。总反 应为: 2H2 + O2 = 2H2O若在酸性条件下, 负极反应式为: H2 +2e- = 2H+正极反应式为: 02 + 4H+ + 4e- = 2H20(02 + 4e- = 202- , 202- + 4H+ = 2H20) 总反应为: 2H2 + 02 = 2H20。例2:甲烷燃料电池(电解质溶液为K0H溶液),甲烷燃料电池的电解质溶液为K0H,生成的C02还要与K0H反应生成K2CO3,所以总反 应为: CH4 + 2K0H+ 202 = K2C03 + 3H20。负极反应有:CH4一 8e- + 80H- = C02 + 6H2O C02 + 20H- = CO32- + H20,负极反应式为: CH4 + 100H- + 8e- = C0 + 7H20正极发生的反应有: 02 + 4e- = 202- 和02- + H20 = 20H-所以正极反应式为: 02 + 2H20 + 4e- =
4、 40H-技巧 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。 甲烷燃料电池总离子反应式为: CH4 + 20H-+ 202 = C0 + 3H20 正极反应式为:02 + 2H2O + 4e- = 40H- 故负极反应式应为:-*2即得CH4 + 10OH- - 8e- = CO + 7H2O技巧 2根据得失电子守恒,原子守恒,电荷守恒直接书写较复杂的负极电极反应式。 负极中,甲烷被氧化为二氧化碳,二氧化碳在碱性条件不能存在,结合氢氧根生成碳酸根。 甲烷中碳元素化合价由-4价升高到碳酸根中的+4价,故1 mol甲烷失去8 mol电子,结合 0H-生成1 mol C0,再根据电荷守恒,电极反应式右侧CO带两个单位负电荷,故左侧应该 有10 mol 0H-,再根据原子守恒,电极反应式右侧加上7 mol巧0。即得CH4 + 10OH- - 8e- = CO + 7H20例3: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
《燃料电池电极反应式书写的规律》由会员鲁**分享,可在线阅读,更多相关《燃料电池电极反应式书写的规律》请在金锄头文库上搜索。
2023年中央巡视整改专题生活会对照检查.docx
2023年井巷整改的方案及建议.doc
八年级思想品德期中试卷.doc
2023年冬天的小学作文6.docx
外壳防护等级:
病理生理学习题——呼吸衰竭
水保方案所需资料清(二篇)
学校禁烟倡议书3篇.docx
2023年学生悔过书1.docx
2022年幼儿园班主任年终总结范文
塑料模具钢公司企业战略管理报告_参考
出口食品分类管理实施细则(节选)
离散试卷有答案
英语演讲稿模板【三篇】.docx
某年民政局工作总结和某年工作计划.docx
颈椎的重要性
2023年新形势下开展群众文化工作的思考与定位.docx
秋梨膏的做法步骤
平移和旋转原设计和改进后设计
技术转让合同书简单版.docx
2023-05-24 3页
2024-03-07 3页
2023-09-08 9页
2023-10-13 4页
2022-09-30 23页
2022-12-15 7页
2023-05-02 13页
2022-08-04 22页
2024-02-18 4页
2023-11-11 2页