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1、高考资源网,新型电源的解题策略燃料电池,燃料电池是高考命题的热点,它是一种不经过燃烧，将燃料的化学能经过电化学反应直接转变为电能的装置。,燃料电池的工作原理具有如下特点： (1)两电极材料可能相同，电极材料不参加反应。 (2)氧气等氧化剂总是在正极得电子发生还原反应，燃料在负极失电子发生氧化反应。 (3)燃料电池的电解质可能是酸性、碱性、熔融盐或氧化物。 (4)燃料电池总反应式条件不能写“点燃”。,燃料电池：氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分为酸性和碱性两种。,2H2-4e- =4H+,2H2+4OH-4e- =4H2O,O2+4H+4e- =2H2O,O2+2H2O+4e- =4OH-
2、,2.燃料电池电极反应式的书写： (1)写出电池总反应式。 燃料电池的总反应与燃料的燃烧反应一致，若产物能和电解质 反应，则总反应为加和后的反应。 如甲烷燃料电池(电解质为NaOH溶液)的反应式为 CH4+2O2=CO2+2H2O CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O +得燃料电池总反应式为 CH4+2O2+2NaOH=Na2CO3+3H2O，其离子方程式为CH4+2O2+2OH- = CO32-+3H2O。,(2)写出电池的正极反应式。 根据燃料电池的特点，一般在正极上发生还原反应的物质都是O2，电解质溶液不同，其电极反应有所不同，常见的类型有： 酸性电解质溶液环境下电极反应式：O2+4
3、H+4e- =2H2O 碱性电解质溶液环境下电极反应式：O2+2H2O+4e- =4OH- 固体电解质(高温下能传导O2-)环境下电极反应式 熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)环境下电极反应式,离子共存原则,O2+4e- =2O2-,O2+2CO2+4e-=2CO32_,(3)根据电池总反应式和正极反应式写出电池的负极反应式：电池的总反应式-电池正极反应式=电池负极反应式。因为O2不是正极反应物，因此在将两个反应式相减时，要彻底消去O2。,不同介质对燃料电池电极反应式书写的影响以甲烷燃料电池为例来分析在不同的环境下电极反应式的书写方法。 (1)酸性条件。 燃料电池总反应式：CH4+2O2=CO2+
4、2H2O 正极反应式：O2+4H+4e- =2H2O -2，得燃料电池负极反应式： CH4-8e-+2H2O=CO2+8H+。,(2)碱性条件。 燃料电池离子方程式： CH4+2O2+2OH-= CO32- +3H2O 正极反应式：O2+2H2O+4e- = 4OH- -2得燃料电池负极反应式： CH4+10OH-8e- = CO32- +7H2O,(3)固体电解质(高温下能传导O2-)。 燃料电池总反应式：CH4+2O2= CO2+2H2O 正极反应式：O2+4e- = 2O2- -2得燃料电池负极反应式： CH4+4O2-8e- =CO2+2H2O,(4)熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)环境
5、下。 电池总反应式：CH4+2O2=CO2+2H2O 正极电极反应式：O2+2CO2+4e-=2CO32- -2得燃料电池负极反应式： CH4+4CO32-8e-=5CO2+2H2O,2.原电池正负极的判断。,例题：(双选)(2014苏州模拟)燃料电池是利用燃料(如H2、CO、CH4等)跟氧气反应从而将化学能转化成电能的装置。下列关 于甲烷燃料电池(NaOH溶液作电解质)的说法中正确的是( ) A.负极反应为：O2+2H2O+4e- = 4OH- B.负极反应为：CH4+10OH-8e- = CO32-+7H2O C.放电时溶液中的阴离子向负极移动 D.随着放电的进行，溶液的pH不发生改变,B
6、C,CH4+2O2+2OH-= CO32- +3H2O,1.某航空站安装了一台燃料电池，该电池可同时提供电和水蒸 气。所用燃料为氢气，电解质为熔融的碳酸钾。已知该电池的 总反应为2H2+O2=2H2O，正极反应为O2+2CO2+4e- = 2CO32-， 则下列推断正确的是( ) A.负极反应为H2+2OH-2e- = 2H2O B.该电池可在常温或高温时进行工作，对环境具有较强的适应性 C.该电池供应2mol水蒸气，同时转移2mol电子 D.放电时负极有CO2生成,练一练：,D,2H2-4e-+2CO32- =2CO2 +2H2O,2.2013新课标全国卷28(5)二甲醚(CH3OCH3)是
7、无色 气体，可作为一种新型能源，二甲醚直接燃料电池具有启动 快、效率高等优点，其能量密度高于甲醇直接燃料电池 (5.93 kWhkg-1)，若电解质为酸性，二甲醚直接燃料电 池的负极反应为 。,CH3OCH3+3H2O-12e- = 2CO2+12H+,CH3OCH3+3O2 = 2CO2+3H2OO2+4H+4e- =2H2O,某种燃料电池的工作原理示意图如图所示，a、b均为惰性电极。,使用时，空气从 口通入(填“A”或“B”)。 假设使用的“燃料”是甲醇，a极的电极反应式为 。,CH3OH-6e-+8OH-= CO32-+6H2O,B,2CH3OH+3O2+4OH-= 2CO32-+6H2O O2+2H2O+4e- = 4OH-,谢谢指导,
