燃料电池两电极都不参加反应,反应的是通到电极上的燃料和氧气,电极反应式的书写有难度。
●难点磁场
请试做下列题目,然后自我界定学习本篇是否需要。
熔融盐燃料电池具有高的发电效率,因而受到重视,可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质,CO为阳极燃气,空气与CO2的混合气为阴极助燃气,制得在650 ℃下工作的燃料电池,完成有关的电池反应式:
负极反应式:2CO+2CO4CO2+4e-
正极反应式: 。
总电池反应式: 。
●案例探究
[例题]某原电池中盛有KOH浓溶液,若分别向________(填“正”或“负”,下同)极通入可燃性气体,向________极通入O2,则电路中就有电流通过,试完成下列问题:
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可燃性 气体 |
正极反应 |
负极反应 |
电池总反应 |
pH变化 |
(1) |
H2 |
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(2) |
H2S |
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(3) |
CO |
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(4) |
CH4 |
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(5) |
C2H4 |
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(6) |
C2H2 |
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命题意图:考查学生书写燃料电池电极反应的能力。
知识依托:原电池原理和氧化还原反应原理。
错解分析:忽视电解质溶液是KOH溶液,误以为负极能放出酸性气体。
解题思路:燃料电池中,负极通入的气体具有可燃性,在反应中失去电子,被氧化到较高价态:氢元素将被氧化到最高价:+1价,在碱性溶液中产物不是H+,而是H2O——H+与OH-结合的产物。
H2S中硫元素,含碳物质中的碳元素将被氧化到+4价,而+4价的硫(或+4价的碳)又不能单独存在,在其常见形式SO2和SO (或CO2和CO)中,因周围环境显碱性生成酸性氧化物是不可能的,产物应为SO (或CO),O2-由谁来提供?显然是OH-,提供O2-后裸离的H+怎么办?与别的OH-结合生成H2O。若燃料中含有+1价的氢元素,则它反应前后的价态不变(都是+1价),氢元素反应前在含碳燃料中,反应后在生成物水中。负极电极反应式可根据电荷守恒而配平。
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