資源簡介

【基礎知識】原電池 化學電源
考點二　燃料電池及陌生方程式書寫
【必備知識】
燃料電池（電極本身不包含活性物質，只是一個催化轉化元件） 作負極， 作正極。
正極的電極反應式書寫
①酸性介質(如H2SO4)或傳導質子（H＋）固體介質：
②堿性介質(如KOH)：
③熔融鹽介質(如K2CO3)：
④傳導氧離子(O2-)的固體介質：
負極的電極反應式書寫
H2
①酸性介質(如H2SO4)或傳導質子（H＋）固體介質：
②堿性介質(如KOH)：
③熔融鹽介質(如K2CO3)：
④傳導氧離子(O2-)的固體介質：
CH4
①酸性介質(如H2SO4)或傳導質子（H＋）固體介質：
②堿性介質(如KOH)：
③熔融鹽介質(如K2CO3)：
④傳導氧離子(O2-)的固體介質：
(3)CH3OH
①酸性介質(如H2SO4)或傳導質子（H＋）固體介質：
②堿性介質(如KOH)：
③熔融鹽介質(如K2CO3)：
④傳導氧離子(O2-)的固體介質：
例：寫出以下電極反應式
電池類型 導電介質 反應式
乙烷(C2H6)燃料電池 堿性介質 (OH－) 總反應
負極反應
正極反應
丙烷(C3H8)燃料電池 熔融碳酸鹽 (CO) 總反應
負極反應
正極反應
乙醇(C2H5OH)燃料電池 堿性介質 (OH－) 總反應
負極反應
正極反應
CO燃料電池 固態氧化物 (O2－) 總反應
負極反應
正極反應
肼(N2H4)燃料電池 (生成氮氣和水) 堿性介質 (OH－) 總反應
負極反應
正極反應
氨氣燃料電池 (生成無污染的氣體) 堿性介質 (OH－) 總反應
負極反應
正極反應
3. 電極反應式的書寫方法
方法一　直接書寫
方法二　間接書寫
第一步，寫出電池總反應式。
第二步，寫出電極的正極反應式。
第三步，負極反應式＝總反應式－正極反應式。
【微點撥】
①若為酸性介質，先補H+，另一邊補H2O；若為堿性介質，先補OH—，另一邊補H2O
②有機物中化合價處理方法：“氧－2，氫＋1，最后算碳化合價”，并且要注意溶液環境與產物之間的反應，堿性環境下，C元素最終產物應為CO32－
③水溶液中不能出現O2－；堿性溶液反應物、生成物中均無H+；酸性溶液反應物、生成物中均無OH－，中性溶液反應物中無H+ 和OH－
【基礎練習】
1．(1)CO為燃料，O2為氧化劑，堿性溶液作電解質溶液，電池工作時負極反應式為_____________________，正極反應式為___________________________，總反應式為____________________________________。
(2)LiSOCl2電池可用于心臟起搏器。該電池的電極材料分別為鋰和碳，電解液是LiAlCl4SOCl2。電池的總反應可表示為8Li＋3SOCl2===6LiCl＋Li2SO3＋2S。負極材料為________，電極反應式為__________________，正極的電極反應式為_________________________________。
2.（2020江蘇卷）CO2/ HCOOH循環在氫能的貯存/釋放、燃料電池等方面具有重要應用。
研究 HCOOH燃料電池性能的裝置如圖-2所示，兩電極區間用允許K+、H+通過的半透膜隔開。
①電池負極電極反應式為_________________________；放電過程中需補充的物質A為_________(填化學式)。
②圖-2所示的 HCOOH燃料電池放電的本質是通過 HCOOH與O2的反應，將化學能轉化為電能，其反應的離子方程式為_______________。
COS氫解反應產生的CO可合成二甲醚()，二甲醚燃料電池的工作原理如圖4所示。該電池的負極反應式為___________。
高純硫酸錳在電池材料領域有重要用途。以軟錳礦(主要成分為，含有少量鐵和鋁的氧化物)、硫鐵礦(主要成分為)、鈦白廢酸(主要成分為)為原料制備的工藝流程如圖：
在“酸浸”過程中，和顆粒組成兩個原電池，如圖所示：
其中，原電池反應迅速，而原電池由于生成的硫覆蓋在顆粒表面，溶解速率受阻變慢。
①原電池中，為原電池的_______(填“正極”或“負極”)，每消耗1mol ，生成_______mol 。
②原電池負極上的電極反應式為___________________________。
如圖所示是一種以液態肼(N2H4)為燃料，氧氣為氧化劑，某固體氧化物為電解質的新型燃料電池。該固體氧化物電解質的工作溫度高達700—900℃時， O2-可在該固體氧化物電解質中自由移動，反應生成物均為無毒無害的物質。N2H4的電子式為 ___________，該燃料電池的負極反應式為_______________________。
氨硼烷（NH3BH3）是儲氫量最高的材料之一，氨硼烷還可作燃料電池，其工作原理如圖1所示。氨硼烷電池工作時正極的電極反應式為__________________________。
一種丁烷燃料電池工作原理如圖所示。
①A電極上發生的是________反應（填“氧化”或“還原”）。
②寫出B電極的電極反應式：________________________________。
利用原電池反應可實現的無害化，總反應為，電解質溶液為堿性。工作一段時間后，該電池負極區附近溶液pH________（填“變大”、“變小”或“不變”），正極電極反應式為________________________?！净A知識】原電池 化學電源
考點二　燃料電池及陌生方程式書寫
【必備知識】
燃料電池（電極本身不包含活性物質，只是一個催化轉化元件）
燃料作負極，空氣或O2作正極。
正極的電極反應式書寫
①酸性介質(如H2SO4)或傳導質子（H＋）固體介質：2O2＋8e－＋8H＋===4H2O
②堿性介質(如KOH)：2O2＋8e－＋4H2O===8OH－
③熔融鹽介質(如K2CO3)：2O2＋8e－＋4CO2===4CO
④傳導氧離子(O2-)的固體介質：2O2＋8e－===4O2－
負極的電極反應式書寫
H2
①酸性介質(如H2SO4)或傳導質子（H＋）固體介質：2H2－4e－===4H＋
②堿性介質(如KOH)：2H2＋4OH－－4e－===4H2O
③熔融鹽介質(如K2CO3)：H2－2e－+ CO===CO2＋H2O
④傳導氧離子(O2-)的固體介質：H2－2e－ + O2－===H2O
CH4
①酸性介質(如H2SO4)或傳導質子（H＋）固體介質：CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H＋
②堿性介質(如KOH)：CH4－8e－＋10 OH－===CO＋7H2O
③熔融鹽介質(如K2CO3)：CH4－8e－＋ 4CO===5CO2＋2H2O
④傳導氧離子(O2-)的固體介質：CH4－8e－＋4O2－===CO2＋2H2O
(3)CH3OH
①酸性介質(如H2SO4)或傳導質子（H＋）固體介質：CH3OH －6e－＋H2O===CO2＋6H＋
②堿性介質(如KOH)：CH3OH －6e－＋8 OH－===CO＋6H2O
③熔融鹽介質(如K2CO3)：CH3OH －6e－＋ 3CO===4CO2＋2H2O
④傳導氧離子(O2-)的固體介質：CH3OH －6e－＋3O2－===CO2＋2H2O
例：寫出以下電極反應式
電池類型 導電介質 反應式
乙烷(C2H6)燃料電池 堿性介質 (OH－) 總反應 2C2H6＋7O2＋8OH－===4CO＋10H2O
負極反應 2C2H6－28e－＋36OH－===4CO＋24H2O
正極反應 7O2＋14H2O＋28e－===28OH－
丙烷(C3H8)燃料電池 熔融碳酸鹽 (CO) 總反應 C3H8＋5O2===3CO2＋4H2O
負極反應 C3H8－20e－＋10CO===13CO2＋4H2O
正極反應 5O2＋10CO2＋20e－===10CO
乙醇(C2H5OH)燃料電池 堿性介質 (OH－) 總反應 C2H5OH＋3O2＋4OH－===2CO＋5H2O
負極反應 C2H5OH－12e－＋16OH－===2CO＋11H2O
正極反應 3O2＋6H2O＋12e－===12OH－
CO燃料電池 固態氧化物 (O2－) 總反應 2CO＋O2===2CO2
負極反應 2CO－4e－＋2O2－===2CO2
正極反應 O2＋4e－===2O2－
肼(N2H4)燃料電池 (生成氮氣和水) 堿性介質 (OH－) 總反應 N2H4＋O2===N2＋2H2O
負極反應 N2H4－4e－＋4OH－===4H2O＋N2
正極反應 O2＋4e－＋2H2O===4OH－
氨氣燃料電池 (生成無污染的氣體) 堿性介質 (OH－) 總反應 4NH3＋3O2===2N2＋6H2O
負極反應 4NH3－12e－＋12OH－===12H2O＋2N2
正極反應 3O2＋12e－＋6H2O===12OH－
3. 電極反應式的書寫方法
方法一　直接書寫
方法二　間接書寫
第一步，寫出電池總反應式。
第二步，寫出電極的正極反應式。
第三步，負極反應式＝總反應式－正極反應式。
【微點撥】
①若為酸性介質，先補H+，另一邊補H2O；若為堿性介質，先補OH—，另一邊補H2O
②有機物中化合價處理方法：“氧－2，氫＋1，最后算碳化合價”，并且要注意溶液環境與產物之間的反應，堿性環境下，C元素最終產物應為CO32－
③水溶液中不能出現O2－；堿性溶液反應物、生成物中均無H+；酸性溶液反應物、生成物中均無OH－，中性溶液反應物中無H+ 和OH－
【基礎練習】
1．(1)CO為燃料，O2為氧化劑，堿性溶液作電解質溶液，電池工作時負極反應式為_____________________，正極反應式為___________________________，總反應式為____________________________________。
(2)LiSOCl2電池可用于心臟起搏器。該電池的電極材料分別為鋰和碳，電解液是LiAlCl4SOCl2。電池的總反應可表示為8Li＋3SOCl2===6LiCl＋Li2SO3＋2S。負極材料為________，電極反應式為__________________，正極的電極反應式為_________________________________。
【答案】(1)CO－2e－＋4OH－===CO＋2H2O　O2＋2e－＋H2O===2OH－　2CO＋O2＋4OH－===2CO＋2H2O　(2)鋰　8Li－8e－===8Li＋　3SOCl2＋8e－===2S＋SO＋6Cl－
2.（2020江蘇卷）CO2/ HCOOH循環在氫能的貯存/釋放、燃料電池等方面具有重要應用。
研究 HCOOH燃料電池性能的裝置如圖-2所示，兩電極區間用允許K+、H+通過的半透膜隔開。
①電池負極電極反應式為_________________________；放電過程中需補充的物質A為_________(填化學式)。
②圖-2所示的 HCOOH燃料電池放電的本質是通過 HCOOH與O2的反應，將化學能轉化為電能，其反應的離子方程式為_______________。
【答案】① H2SO4
②或
COS氫解反應產生的CO可合成二甲醚()，二甲醚燃料電池的工作原理如圖4所示。該電池的負極反應式為___________。
【答案】
高純硫酸錳在電池材料領域有重要用途。以軟錳礦(主要成分為，含有少量鐵和鋁的氧化物)、硫鐵礦(主要成分為)、鈦白廢酸(主要成分為)為原料制備的工藝流程如圖：
在“酸浸”過程中，和顆粒組成兩個原電池，如圖所示：
其中，原電池反應迅速，而原電池由于生成的硫覆蓋在顆粒表面，溶解速率受阻變慢。
①原電池中，為原電池的_______(填“正極”或“負極”)，每消耗1mol ，生成_______mol 。
②原電池負極上的電極反應式為___________________________。
【答案】正極 2
如圖所示是一種以液態肼(N2H4)為燃料，氧氣為氧化劑，某固體氧化物為電解質的新型燃料電池。該固體氧化物電解質的工作溫度高達700—900℃時， O2-可在該固體氧化物電解質中自由移動，反應生成物均為無毒無害的物質。N2H4的電子式為 ___________，該燃料電池的負極反應式為_______________________。
【答案】 N2H4 - 4e- + 2O2- = N2 + 2H2O
氨硼烷（NH3BH3）是儲氫量最高的材料之一，氨硼烷還可作燃料電池，其工作原理如圖1所示。氨硼烷電池工作時正極的電極反應式為__________________________。
【答案】2H++H2O2+2e-=2H2O
一種丁烷燃料電池工作原理如圖所示。
①A電極上發生的是________反應（填“氧化”或“還原”）。
②寫出B電極的電極反應式：________________________________。
【答案】①還原?、贑4H10＋13O2－－26e－===4CO2＋5H2O
利用原電池反應可實現的無害化，總反應為，電解質溶液為堿性。工作一段時間后，該電池負極區附近溶液pH________（填“變大”、“變小”或“不變”），正極電極反應式為________________________。
【答案】變小

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