高三化學有關燃料電池習題解法點撥

學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精有關燃料電池習題解法點撥有關燃料電池的電極反應式和電池的總反應式的書寫是考試的熱點，也是一個教學難點。學生常常因題中結合了一些新信息，增加了陌生度，而在解題時感覺無從下手。其實只要利用原電池的原理進行分析，還是不難解答的。下面結合筆者在教學中的經驗講講這類試題的解題方法。一、有關燃料電池題的解題規(guī)律和技巧1、理解燃料電池的工作原理。一般的燃料電池，兩電極材料均為惰性電極（本身不參與反應,僅作導電的載體）,大多是可燃性物質（主要是可燃性氣體或蒸汽）與氧氣及電解質溶液共同組成的原電池。可燃性物質在電池負極失去電子發(fā)生氧化反應，氧氣在原電池正極得到電子發(fā)生還原反應。2、理順燃料電池電極反應書寫步驟⑴、先寫出燃料電池總反應雖然可燃性物質與氧氣在不同的電極反應，但其總反應方程式應該是可燃物在氧氣中燃燒。當然由于涉及電解質溶液,所以還要考慮燃燒產物可能與電解質溶液反應,然后再寫出燃燒產物與電解質溶液反應的方程式。從而得到電池的總反應方程式.⑵、再寫出燃料電池正極的電極反應由于燃料電池正極一般都是O2得電子發(fā)生還原反應。所以燃料電池正極的電極反應都相似。結合考慮電解質環(huán)境，正極的電極反應一般為以下兩種情況：①、當電解質為堿性或中性環(huán)境時，正極的電極反應為：O2+4e—+2H2O=4OH—.②、當電解質為酸性環(huán)境時，正極的電極反應為：O2+4e-+4H+=4H2O。⑶、最后寫出燃料電池負極的電極反應由于原電池是將氧化還原反應中的氧化反應和還原反應分別在兩極（正、負兩極）上發(fā)生,故燃料電池負極的電極反應＝燃料電池總反應－燃料電池正極的電極反應。典型例題解析例1、熔融鹽燃料電池具有高的發(fā)電效率，因而受到重視，可用Li2CO3和Na2CO3的熔融鹽混和物作電解質，CO為負極燃氣，空氣與CO2的混和氣為正極助燃氣，制得在650℃下工作的燃料電池.完成有關的電池反應式：負極電極反應式：2CO+2CO32—－4e－＝4CO2。正極電極反應式：.總電池反應式：。例2、燃料在電池中直接氧化而產生電能的裝置叫燃料電池，它是一種高效低污染的新型電池。燃料電池所用燃料可以是氫氣，也可以是其他燃料，如甲醇、肼等。肼分子（H2N—NH2)可以在氧氣中燃燒生成氮氣和水，回答下列問題：利用肼、氧氣與KOH溶液組成堿性燃料電池，請寫出該電池反應的電極反應式和總反應式；并指出電解質溶液中，OH-離子向哪極移動。鞏固練習：1.（20009江蘇12。）以葡萄糖為燃料的微生物燃料電池結構示意圖如圖所示。關于該電池的敘述正確的是：A．該電池能夠在高溫下工作B．電池的負極反應為：C6H12O6＋6H2O－24e－＝6CO2＋24H＋C．放電過程中,H+從正極區(qū)向負極區(qū)遷移D．在電池反應中，每消耗1mol氧氣，理論上能生成標準狀況下CO222。4/6L2.(2005廣東)一種新燃料電池，一極通入空氣，另一極通入丁烷氣體；電解質是摻雜氧化釔（Y2O3）的氧化鋯(ZrO2)晶體,在熔融狀態(tài)下能傳導O2-。下列對該燃料說法正確的是A．在熔融電解質中,O2－由負極移向正極B．電池的總反應是:2C4H10+13O2→8CO2+10H2OC．通入空氣的一極是正極，電極反應為：O2+4e—=2O2-D．通入丁烷的一極是正極,電極反應為：C4H10+26e—+13O2=4CO2+5H2O3、如圖是2004年批量生產的筆記本電腦所用的甲醇燃料電池的結構示意圖.甲醇在催化劑作用下提供質子(H+）和電子。電子經外電路、質子經內電路到達另一極與氧氣反應.電池總反應式為：2CH3OH＋3O2＝2CO2＋4H2O.下列說法中正確的是()A．左邊的電極為電池的負極，a處通入的是甲醇B．右邊的電極為電池的負極,b處通入的是空氣C．電池負極的反應式為：CH3OH+H2O－6e－=CO2+6H+D．電池的正極反應式為：O2+2H2O+4e－=4OH－4。有位科學家說:“甲烷是21世紀的新燃料?！奔淄樽鳛槿剂系挠猛局痪褪怯糜谥谱魅剂想姵亍Ｓ锌萍脊ぷ髡咧圃炝艘环N甲烷燃料電池,一個電極通入空氣，另一個電極通入甲烷，電解質是摻雜了Y2O3的ZrO2晶體，它在高溫下能傳導O2—。以下判斷錯誤的是（雙選）（ ）A.電池正極發(fā)生的反應：O2+4e— 2O2—B。電池負極發(fā)生的反應：CH4+4O2-一8e—CO2+2H2OC.固體電解質里的O2-的移動方向：由負極流向正極D。向外電路釋放電子的電極：正極（即電子由正極流向負極）5.燃料電池的基本組成為電極、電解質、燃料和氧化劑。此種電池的能量利用率可高達80％(一般柴油發(fā)電機只有40%左右)，產物污染也少。下列有關 燃料電池的說法錯誤的是 （） A。上述燃料電池的負極反應物是氫氣、甲烷、乙醇 等物質 B。氫氧燃料電池常用于航天飛行器，原因之一是該 電池的產物為水,經過處理之后可供宇航員使用 C.乙醇燃料電池的電解質常用KOH溶液，該電池 的負極反應為C2H5OH一12e-2CO2↑+3H2O D。甲烷燃料電池的正極反應為O2+2H2O+4e-4OH-6。固體氧化物燃料電池是由美國西屋（Westinghouse）公司研制開發(fā)的。它以固體氧化鋯一氧化釔為電解質,這種固體電解質在高溫下允許氧離子（）在其間通過。該電池的工作原理如圖3所示，其中多孔電極a、b均不參與電極反應.下列判斷正確的是（)A．有放電的a極為電池的負極B．有放電的b極為電池的正極C．a極對應的電極反應為D．該電池的總反應方程式為7。（2008·寧夏理綜,10）一種燃料電池中發(fā)生的化學反應為：在酸性溶液中甲醇與氧作用生成水和二氧化碳。該電池負極發(fā)生的反應是 （ ) A。CH3OH（g)+O2（g)-2e— H2O(l）+CO2（g)+2H+（aq） B。O2(g）+4H+（aq)+4e— 2H2O（l） C.CH3OH(g）+H2O（l)-6e- CO2(g）+6H+（aq) D.O2(g）+2H2O（l)+4e- 4OH-8.將兩個鉑電極插入KOH溶液中,向兩極分別通入CH4和O2，構成甲烷燃料電池。已知,通入CH4的一極,其