课时4.3 拓展1 燃料电池及其它新型电池电极反应式的书写-2021-2022学年高二化学选择性必修1精品讲义（人教版2019）

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课时 4.3 燃料电池及其它新型电池电极反应式的书写
一、电极反应遵循的三个守恒
观察铅蓄电池的正、负极电极反应
负极反应 Pb(s)＋SO(aq)－2e－===PbSO4(s)
正极反应 PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO(aq)＋2e－===PbSO4(s)＋2H2O(l)
总反应 Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq) 2PbSO4(s)＋2H2O(l)
规律 任何一个电极反应等号左、右两边一定遵循：得失电子守恒、电荷守恒、原子守恒
1、得失电子守恒
(1) ，
(2)元素的化合价每升高一价，则元素的原子就会失去一个电子
(3)元素的化合价每降低一价，则元素的原子就会得到一个电子
2、电荷守恒：电极反应左、右两边的正电荷和负电荷数相等
3、原子守恒(质量守恒)：电极反应左、右两边同种原子的原子个数一定相等
二、电极反应的书写方法
1、直观法：针对比较简单的原电池可以采取直观法，先确定原电池的正、负极，列出正、负极上反应的物质，
并标出相同数目电子的得失
【微点拨】注意负极反应生成的阳离子与电解质溶液中的阴离子是否共存。若不共存，则电解质溶液中的阴离
子应写入负极反应式中
【对点训练 1】
装置图
Zn——Cu (稀硫酸)
总反应
负极反应
正极反应
Al——Mg (稀盐酸)
总反应
负极反应
正极反应
Cu——Ag (硝酸银溶液)
总反应
负极反应
正极反应
Fe——Cu (FeCl3溶液)
总反应
负极反应
正极反应
2、用差值法写电极反应方程式：正、负极反应相加得到电池反应的离子方程式。反之，若能写出已知电池的总
反应的离子方程式，可以减去较易写出的电极反应式，从而得到较难写出的电极反应式
复杂电极反应式===总反应式—简单的电极反应式
【对点训练 2】
装置图
Al——Cu (稀硝酸)
总反应
负极反应
正极反应
Al——Cu (浓硝酸)
总反应
负极反应
正极反应
Al——Mg (NaOH 溶液)
总反应
负极反应
正极反应
铅蓄电池
总反应
负极反应
正极反应
3、“三步法”书写电极反应——按顺序书写
以“甲醇——氧气——KOH 溶液”为例
第一步：得失
电子守恒
，
负极的甲醇在碱性环境中变成 CO 32－失去 6个电子，写成－6e－；正极的 O2到底是变
成了 OH－还是 H2O，一定是得到 4个电子，写成＋4e－，此步称之为得、失电子守恒
负极反应：CH3OH—6e－— CO32－；
正极反应：O2＋4e－—
第二步：电荷
守恒
此时负极反应左边的电荷数为＋6，右边的电荷数为－2，电荷显然不守恒，为了使
左、右两边电荷守恒必需在左边配 8
个
OH －
；正极反应的左边电荷数为－4，右边的
电荷数为 0，为了使左、右两边电荷守恒必需在右边配 4
个
OH －
，此步称之为电荷
守恒
负极反应：CH3OH—6e—＋8OH－—CO32－；
正极反应：O2＋4e－—4OH－
第三步：原子
守恒
观察负极反应左、右两边的原子个数， C守恒，H、O不守恒，需在右边配 6 个
H2O；而正极反应 H、O不守恒，需在左边配 2
个
H 2O，此步称之为原子守恒
负极反应：CH3OH—6e－＋8OH－＋6H2O===CO32－；
正极反应：O2＋4e－＋2H2O===4OH－
【微点拨】
①该法书写电极是各写各的电极，因此正负极电子数可能不相等，所以最后再用最小公倍数写出总方程式
②若为酸性介质，先补 H+，另一边补 H2O；若为碱性介质，先补 OH—，另一边补 H2O
③有机物中化合价处理方法：“氧－2，氢＋1，最后算碳化合价”，并且要注意溶液环境与产物之间的反应，
碱性环境下，C元素最终产物应为 CO32－
④水溶液中不能出现 O2－；碱性溶液反应物、生成物中均无 H+；酸性溶液反应物、生成物中均无 OH－，中性
溶液反应物中无 H+ 和OH－
燃料电池的构成 燃料电池装置示意图
燃料电池是通过燃料气体与氧气分别在两个电极上发生氧化还原反
应，将化学能直接转化为电能的装置。燃料气可以是氢气、甲烷、乙
烷、丙烷、甲醇、乙醇、葡萄糖、肼等可燃性气体。电解质通常有四
种情况：
** Expression is faulty **稀硫酸
②KOH 溶液
** Expression is faulty **Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，
其导电粒子是 CO32－
** Expression is faulty **固体电解质是掺杂了 Y2O3的ZrO2固体，高温
下能传导 O2－离子
【对点训练 3】
1、氢、氧燃料电池
电池类型 导电介质 反应式
酸性燃料电池 H＋
总反应
负极反应
正极反应
碱性燃料电池 OH－
总反应
负极反应
正极反应
2、甲烷(CH4)燃料电池
电池类型 导电介质 反应式
酸性燃料电池 H＋
总反应
负极反应
正极反应
碱性燃料电池 OH－
总反应
负极反应
正极反应
熔融碳酸盐燃料
电池 CO
总反应
负极反应
正极反应
固态氧化物燃料
电池 O2－
总反应
负极反应
正极反应
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