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【基础知识】原电池化学电源
考点二燃料电池及陌生方程式书写
【必备知识】
燃料电池(电极本身不包含活性物质,只是一个催化转化元件)作负极,作正极。
正极的电极反应式书写
①酸性介质(如H2SO4)或传导质子(H+)固体介质:
②碱性介质(如KOH):
③熔融盐介质(如K2CO3):
④传导氧离子(O2-)的固体介质:
负极的电极反应式书写
H2
①酸性介质(如H2SO4)或传导质子(H+)固体介质:
②碱性介质(如KOH):
③熔融盐介质(如K2CO3):
④传导氧离子(O2-)的固体介质:
CH4
①酸性介质(如H2SO4)或传导质子(H+)固体介质:
②碱性介质(如KOH):
③熔融盐介质(如K2CO3):
④传导氧离子(O2-)的固体介质:
(3)CH3OH
①酸性介质(如H2SO4)或传导质子(H+)固体介质:
②碱性介质(如KOH):
③熔融盐介质(如K2CO3):
④传导氧离子(O2-)的固体介质:
例:写出以下电极反应式
电池类型
导电介质
反应式
乙烷(C2H6)燃料电池
碱性介质
(OH-)
总反应
负极反应
正极反应
丙烷(C3H8)燃料电池
熔融碳酸盐
(COeq\o\al(2-,3))
总反应
负极反应
正极反应
乙醇(C2H5OH)燃料电池
碱性介质
(OH-)
总反应
负极反应
正极反应
CO燃料电池
固态氧化物
(O2-)
总反应
负极反应
正极反应
肼(N2H4)燃料电池
(生成氮气和水)
碱性介质
(OH-)
总反应
负极反应
正极反应
氨气燃料电池
(生成无污染的气体)
碱性介质
(OH-)
总反应
负极反应
正极反应
3.电极反应式的书写方法
方法一直接书写
方法二间接书写
第一步,写出电池总反应式。
第二步,写出电极的正极反应式。
第三步,负极反应式=总反应式-正极反应式。
【微点拨】
①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
②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-
③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-
【基础练习】
1.(1)CO为燃料,O2为氧化剂,碱性溶液作电解质溶液,电池工作时负极反应式为_____________________,正极反应式为___________________________,总反应式为____________________________________。
(2)LiSOCl2电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳,电解液是LiAlCl4SOCl2。电池的总反应可表示为8Li+3SOCl2===6LiCl+Li2SO3+2S。负极材料为________,电极反应式为__________________,正极的电极反应式为_________________________________。
2.(2020江苏卷)CO2/HCOOH循环在氢能的贮存/释放、燃料电池等方面具有重要应用。
研究HCOOH燃料电池性能的装置如图-2所示,两电极区间用允许K+、H+通过的半透膜隔开。
①电池负极电极反应式为_________________________;放电过程中需补充的物质A为_________(填化学式)。
②图-2所示的HCOOH燃料电池放电的本质是通过HCOOH与O2的反应,将化学能转化为电能,其反应的离子方程式为_______________。
COS氢解反应产生的CO可合成二甲醚(),二甲醚燃料电池的工作原理如图4所示。该电池的负极反应式为___________。
高纯硫酸锰在电池材料领域有重要用途。以软锰矿(主要成分为,含有少量铁和铝的氧化物)、硫铁矿(主要成分为)、钛白废酸(主要成分为)为原料制备的工艺流程如图:
在“酸浸”过程中,和颗粒组成两个原电池,如图所示:
其中,原电池反应迅速,而原电池由于生成的硫覆盖在颗粒表面,溶解速率受阻变慢。
①原电池中,为原电池的_______(填“正极”或“负极”),每消耗1mol,生成_______mol。
②原电池负极上的电极反应式为___________________________。
如图所示是一种以液态肼(N2H4)为燃料,氧气为氧化剂,某固体氧化物为电解质的新型燃料电池。该固体氧化物电解质的工作温度高达700—900℃时,O2-可在该固体氧化物电解质中自由移动,反应生成物均为无毒无害的物质。N2H4的电子式为___________,该燃料电池的负极反应
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