有關(guān)燃料電池的解題策略及應(yīng)用

1、有 關(guān) 燃 料 電 池 的 解 題 策 略 及 應(yīng) 用藍(lán)田縣城關(guān)中學(xué) 唐睿 2008-12-19新能源的開(kāi)發(fā)和利用，是解決當(dāng)今社會(huì)能源緊缺的重要途徑。燃料電池因其能量利用率高而頗受人們關(guān)注，使它成為近幾年高考的熱點(diǎn)問(wèn)題。筆者經(jīng)過(guò)對(duì)有關(guān)試題的仔細(xì)研究，就這類試題考點(diǎn)及解法分析歸納如下：1、燃料電池考點(diǎn)歸納電極極性的判斷；電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)和正誤判斷；電極周圍溶液的PH變化；電子守恒的計(jì)算等等。2、解此類題必備知識(shí)歸納首先要認(rèn)識(shí)燃料電池，明確燃料電池就是將燃料（如氫氣、甲烷、乙醇等）氧化時(shí)，化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置。它由燃料、氧化劑、電極、電解質(zhì)組成。在結(jié)構(gòu)上具有正負(fù)極，且正負(fù)極被電解質(zhì)分隔。所有

2、燃料電池的基本形式為：將燃料和氧氣（或空氣）分別充入負(fù)極和正極，兩者在電極的催化下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而產(chǎn)生電流。 其次還要正確認(rèn)識(shí)燃料電池的原理，燃料電池在放電時(shí)發(fā)生的總反應(yīng)和燃料燃燒的總反應(yīng)一樣。一般是氧氣做氧化劑，可燃物為還原劑。據(jù)電池的基本原理，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)，所以可燃物為負(fù)極反應(yīng)物，氧氣為正極反應(yīng)物。3、燃料電池的解題策略根據(jù)原電池總反應(yīng)（燃燒反應(yīng)的方程式）來(lái)書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng) 式，失去電子的一極為負(fù)極，得到電子的一極為正極，書(shū)寫(xiě)時(shí)應(yīng)遵循原子守恒、電子守恒及電荷守恒。還須特別注意電解質(zhì)溶液參與電極反應(yīng)，若電解質(zhì)溶液為KOH或NaOH，則正極反應(yīng)式為：O2+2H2O+4e -

3、 =4OH- ;若電解質(zhì)溶液為磷酸，則 正極反應(yīng)式為O2+4H+4e-=2H2O;若電解質(zhì)為固體氧化物，則正極反應(yīng)式為O2+4e- =2O2-。 各電極反應(yīng)順利寫(xiě)出以后，根據(jù)氧化還原反應(yīng)原理，即可判斷電極的極性，以及某電極是發(fā)生氧化還是還原反應(yīng)。4、燃料電池考點(diǎn)在高考中的應(yīng)用例1 （2008北京理綜） 據(jù)報(bào)道，我國(guó)擁有完全自主產(chǎn)權(quán)的氫氧燃料電池車將在北京奧運(yùn)會(huì)期間為運(yùn)動(dòng)員提供服務(wù)。某種氫氧燃料電池的電解液為KOH溶液，下列有關(guān)該電池的敘述不正確的是( )A.正極反應(yīng)式為：O2+2H2O+4e=4OHB.工作一段時(shí)間后，電解液中KOH的物質(zhì)的量不變C.該燃料電池的總反應(yīng)方程式為：2H2+O2=2

4、H2OD.用該電池電解CuCl2溶液，產(chǎn)生2.24 L Cl2(標(biāo)準(zhǔn)狀時(shí)，有0.1 mol電子轉(zhuǎn)移解析：堿性氫氧燃料電池總反應(yīng)式是2H2+O2=2H2O，不消耗和生成KOH，O2為正極反應(yīng)物，故A、B、C都正確；由CI-生成0.1molCI2轉(zhuǎn)移0.2mol電子，D錯(cuò)誤點(diǎn)評(píng)：本題考查原電池和電解池的相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)，考查分析問(wèn)題的能力。例2（2008寧夏理綜）一種燃料電池中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)為：在酸性溶液中甲醇與氧作用生成水和二氧化碳。電池負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)是（ ） A.CH3OH(g)+O2(g)=H2O(1)+CO2(g)+2H+(aq)+2e- B.O2(g)+4H+(aq)+4e-=2H2O(1)

5、 C.CH3OH(g)+H2O(1)=CO2(g)+6H+(aq)+6e- D.O2(g)+2H2O(1)+4e-=4OH-解析：在酸性條件下，甲醇與氧作用生成水和二氧化碳總應(yīng)式為: 2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O,正極反應(yīng)為O2+4H+4e-=2H2O,因此負(fù)極反應(yīng)為CH3OH(g)+H2O(1)=CO2(g)+6H+(aq)+6e-點(diǎn)評(píng):本題主要考查考生利用原電池原理書(shū)寫(xiě)原電池電極反應(yīng)式的能力.變式1最新研制的一種由甲醇和氧氣以及強(qiáng)堿作電解質(zhì)溶液的新型手機(jī)電池。下列有關(guān)此電池的敘述錯(cuò)誤的是( )A.正極反應(yīng)為:O2+2H2O+4e-=4OH-B.負(fù)極反應(yīng)為:CH3OH+8OH-=CO32-+6H2O+6e-C.電池在使用過(guò)程中電解質(zhì)溶液PH的升高D.當(dāng)外電路通過(guò)0.6mol電子時(shí),理論上消耗甲醇3.2g變式2一種新型的燃料電池，它以多孔鎳板為電極插溶液中然后分別向兩極通入乙烷和氧氣，有關(guān)此電池的推斷正確是（ ）A 負(fù)極反應(yīng)為14H2O+7O2+28e-=28OH-B 放電一段時(shí)間后，負(fù)極周圍的PH值升高C每消耗1molC2H6，則電路上轉(zhuǎn)移的電子為14molD放電過(guò)程中KOH的物質(zhì)的量濃度不變綜上所述,燃料電池題目的解答關(guān)鍵在于抓住“燃料燃燒反應(yīng)就是燃料電池的總反應(yīng)”然后利