高中化学解题方法大全——燃料电池.docx

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1、燃料电池燃料电池两电极都不参加反应，反应的是通到电极上的燃料和氧气，电极反应式的书写有难度。●难点磁场请试做下列题目，然后自我界定学习本篇是否需要。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＋2CO4CO2＋4e－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

2、)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：可燃性气体正极反应负极反应电池总反应pH变化(1)H2(2)H2S(3)CO(4)CH4(5)C2H4(6)C2H2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。解题思路：燃料电池中，负极通入的气体具有可燃性，在反应中失去电子，被氧化到较高价态：氢元素将被氧化到最高价：＋1价，在碱性溶液中产物不是H＋，而是H2O——H＋与O

3、H－结合的产物。H2S中硫元素，含碳物质中的碳元素将被氧化到＋4价，而＋4价的硫(或＋4价的碳)又不能单独存在，在其常见形式SO2和SO(或CO2和CO)中，因周围环境显碱性生成酸性氧化物是不可能的，产物应为SO(或CO)，O2－由谁来提供？显然是OH－，提供O2－后裸离的H＋怎么办？与别的OH－结合生成H2O。若燃料中含有＋1价的氢元素，则它反应前后的价态不变(都是＋1价)，氢元素反应前在含碳燃料中，反应后在生成物水中。负极电极反应式可根据电荷守恒而配平。燃料电池中，正极通入的O2得电子被还原，成为O2－。O2

4、－4e－====2O2－O2－被H2O分子俘获变为OH－：H2O＋O2－====2OH－将正、负两极电极反应式叠加，可得电池总反应。根据电池总反应可判定电解质溶液pH的变化。答案：正极反应负极反应电池总反应pH变化(1)O2＋4e－＋2H2O====4OH－H2－2e－＋2OH－====2H2O2H2＋O2====2H2O变小(2)H2S－6e－＋8OH－====SO＋5H2O2H2S＋3O2＋4OH－====2SO＋4H2O变小(3)CO－2e－＋4OH－====CO＋2H2O2CO＋O2＋4OH－====2C

5、O＋2H2O变小(4)CH4－8e－＋10OH－====CO＋7H2OCH4＋2O2＋2OH－====CO＋3H2O变小(5)C2H4－12e－＋16OH－====2CO＋10H2OC2H4＋3O2＋4OH－=====2CO＋4H2O变小(6)C2H2－10e－＋14OH－====2CO＋8H2O2C2H2＋5O2＋8OH－====4CO＋6H2O变小●锦囊妙计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。●歼灭难点训练1

6、.(★★★)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。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。4.(★★★★★)将Al、Cu两电极分别插入盛有18.4mol·L－1的H2SO4(aq)中组

7、成原电池，试回答1中三问。附：参考答案难点磁场提示：原电池中，正极上富余电子，通入正极上的O2得到电子：O2＋4e－====2O2－O2－半径很小，在熔盐中不能单独存在，被CO2分子俘获：CO2＋O2－====CO将正、负两极上的电极反应式叠加，可得总反应方程式。答案：O2＋2CO2＋4e－====2CO2CO＋O2====2CO2歼灭难点训练1.提示：碱性溶液中，Al比Mg活泼，负极上Al失去电子。正极上H2O得电子，逸出H2，生成OH－。答案：(1)6H2O＋6e－====6OH－＋3H2↑(或6H＋＋6e－

8、====3H2↑)(2)2Al－6e－＋8OH－====2AlO＋4H2O(3)2Al＋2OH－＋2H2O====2AlO＋3H2↑变小2.提示：负极上，H2、H2S、CO、CH4失电子，分别生成H＋、H＋和SO2、CO2、H＋和CO2，产物中O原子由H2O提供。正极上，O2得电子变为O2－，O2－与H＋结合生成H2O。如果有水生成，溶液的浓度和pH都会发生变化。答案：正