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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 (CO) 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式为_______________________。
氨硼烷（NH3BH3）是储氢量最高的材料之一，氨硼烷还可作燃料电池，其工作原理如图1所示。氨硼烷电池工作时正极的电极反应式为__________________________。
一种丁烷燃料电池工作原理如图所示。
①A电极上发生的是________反应（填“氧化”或“还原”）。
②写出B电极的电极反应式：________________________________。
利用原电池反应可实现的无害化，总反应为，电解质溶液为碱性。工作一段时间后，该电池负极区附近溶液pH________（填“变大”、“变小”或“不变”），正极电极反应式为________________________。【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）
燃料作负极，空气或O2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：2O2＋8e－＋8H＋===4H2O
②碱性介质(如KOH)：2O2＋8e－＋4H2O===8OH－
③熔融盐介质(如K2CO3)：2O2＋8e－＋4CO2===4CO
④传导氧离子(O2-)的固体介质：2O2＋8e－===4O2－
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：2H2－4e－===4H＋
②碱性介质(如KOH)：2H2＋4OH－－4e－===4H2O
③熔融盐介质(如K2CO3)：H2－2e－+ CO===CO2＋H2O
④传导氧离子(O2-)的固体介质：H2－2e－ + O2－===H2O
CH4
①酸性介质(如H2SO4)或传导质子（H＋）固体介质：CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H＋
②碱性介质(如KOH)：CH4－8e－＋10 OH－===CO＋7H2O
③熔融盐介质(如K2CO3)：CH4－8e－＋ 4CO===5CO2＋2H2O
④传导氧离子(O2-)的固体介质：CH4－8e－＋4O2－===CO2＋2H2O
(3)CH3OH
①酸性介质(如H2SO4)或传导质子（H＋）固体介质：CH3OH －6e－＋H2O===CO2＋6H＋
②碱性介质(如KOH)：CH3OH －6e－＋8 OH－===CO＋6H2O
③熔融盐介质(如K2CO3)：CH3OH －6e－＋ 3CO===4CO2＋2H2O
④传导氧离子(O2-)的固体介质：CH3OH －6e－＋3O2－===CO2＋2H2O
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 2C2H6＋7O2＋8OH－===4CO＋10H2O
负极反应 2C2H6－28e－＋36OH－===4CO＋24H2O
正极反应 7O2＋14H2O＋28e－===28OH－
丙烷(C3H8)燃料电池 熔融碳酸盐 (CO) 总反应 C3H8＋5O2===3CO2＋4H2O
负极反应 C3H8－20e－＋10CO===13CO2＋4H2O
正极反应 5O2＋10CO2＋20e－===10CO
乙醇(C2H5OH)燃料电池 碱性介质 (OH－) 总反应 C2H5OH＋3O2＋4OH－===2CO＋5H2O
负极反应 C2H5OH－12e－＋16OH－===2CO＋11H2O
正极反应 3O2＋6H2O＋12e－===12OH－
CO燃料电池 固态氧化物 (O2－) 总反应 2CO＋O2===2CO2
负极反应 2CO－4e－＋2O2－===2CO2
正极反应 O2＋4e－===2O2－
肼(N2H4)燃料电池 (生成氮气和水) 碱性介质 (OH－) 总反应 N2H4＋O2===N2＋2H2O
负极反应 N2H4－4e－＋4OH－===4H2O＋N2
正极反应 O2＋4e－＋2H2O===4OH－
氨气燃料电池 (生成无污染的气体) 碱性介质 (OH－) 总反应 4NH3＋3O2===2N2＋6H2O
负极反应 4NH3－12e－＋12OH－===12H2O＋2N2
正极反应 3O2＋12e－＋6H2O===12OH－
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_________________________________。
【答案】(1)CO－2e－＋4OH－===CO＋2H2O　O2＋2e－＋H2O===2OH－　2CO＋O2＋4OH－===2CO＋2H2O　(2)锂　8Li－8e－===8Li＋　3SOCl2＋8e－===2S＋SO＋6Cl－
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_______________。
【答案】① H2SO4
②或
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___________。
【答案】
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___________________________。
【答案】正极 2
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式为_______________________。
【答案】 N2H4 - 4e- + 2O2- = N2 + 2H2O
氨硼烷（NH3BH3）是储氢量最高的材料之一，氨硼烷还可作燃料电池，其工作原理如图1所示。氨硼烷电池工作时正极的电极反应式为__________________________。
【答案】2H++H2O2+2e-=2H2O
一种丁烷燃料电池工作原理如图所示。
①A电极上发生的是________反应（填“氧化”或“还原”）。
②写出B电极的电极反应式：________________________________。
【答案】①还原　②C4H10＋13O2－－26e－===4CO2＋5H2O
利用原电池反应可实现的无害化，总反应为，电解质溶液为碱性。工作一段时间后，该电池负极区附近溶液pH________（填“变大”、“变小”或“不变”），正极电极反应式为________________________。
【答案】变小

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