原电池电极反应式的书写方法教学案

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1、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）碱性：因为CO2可以继续和OH-反应生成CO和水，总方程式为：CH4+2O2+2OH-=CO+3H2O3.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

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

3、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）。方程式相减后得到负极的反应式为：CH4-8e-+2H2O=CO2+8H+（酸性）；CH4-8e-+10OH-=CO+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

4、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：用熔融物质中的阴离子（也就是CO）调电荷守恒，因为在第一步中正极反应式的左边有四个负电荷，右边没有电荷，所以上述正极反应调整为：O2+4e-=2CO3.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=2CO4.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

5、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

6、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+2H

7、2OB．该电池负极的反应为：H2+CO32－－2e－＝H2O+CO2C．当电路中通过amol电子时，则该电池理论上可供应18ag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，