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其它燃料电池负极(燃料)电极反应式的书写 (1)烃燃料电池 ①酸性介质 CH4:...

其它燃料电池负极(燃料)电极反应式的书写

(1)烃燃料电池

①酸性介质

CH41CH48 e+2H2O= 1CO2+8H+

C2H6 ____________

C2H2 ___________

②碱性介质

CH41CH48 e+ 10OH= 1 CO32+ 7 H2O

C2H61 C2H614e + 18OH= 2CO32+12H2O

C2H2______________

(2)烃的含氧衍生物燃料电池

①酸性介质

CH3OH1CH3OH6e+1H2O = 1CO2+6 H+

C2H5OH ______________

CH3OCH3_____________

②碱性介质

CH3OH 1CH3OH6e+8OH = 1CO32+ 6 H2O

C2H5OH ___________

CH3OCH3___________

(3)熔融碳酸盐为电解质

负极(CH4)___________

正极(O2)______________

 

1 C2H6-14e-+4H2O= 2CO2+14H+ 1 C2H2-10e-+4H2O= 2CO2+10H+ 1 C2H2-10e- + 14OH-= 2CO32-+8H2O 1 C2H5OH-12e-+3H2O = 2CO2+12 H+ 1 CH3OCH3-12e-+3H2O = 2CO2+12 H+ 1 C2H5OH-12e—+16OH —= 2CO32—+ 11 H2O 1 CH3OCH3-12e—+16OH —= 2CO32—+ 11 H2O CH4+4CO32−−8e−=5CO2+2H2O O2+2CO2+4e−=2CO32− 【解析】 根据燃料电池原理分析正负极,书写电极反应式时,负极失去电子发生氧化反应,根据元素化合价变化计算失电子数目,根据电荷守恒及电解质溶液中存在的离子对反应式进行缺项配平即可。 (1)乙烷和乙炔在反应中产物和甲烷相同,只是失去电子数目不同,可以根据化合价的变化计算失去电子的数目,如甲烷中C为-4价,电极反应中生成CO2或CO32-,C元素化合价为+4,则失去8个电子,再根据电荷守恒及原子配平反应式即可;则: ①酸性介质 CH4:1CH4-8 e-+2H2O= 1CO2+8H+ C2H6 :1 C2H6-14e-+4H2O= 2CO2+14H+ C2H2 :1 C2H2-10e-+4H2O= 2CO2+10H+ ②碱性介质 CH4:1CH4-8 e-+ 10OH-= 1 CO32-+ 7 H2O C2H6:1 C2H6-14e- + 18OH-= 2CO32-+12H2O C2H2:1 C2H2-10e- + 14OH-= 2CO32-+8H2O 故答案为: 1 C2H6-14e-+4H2O= 2CO2+14H+;1 C2H2-10e-+4H2O= 2CO2+10H+;1 C2H2-10e- + 14OH-= 2CO32-+8H2O; (2)烃的含氧衍生物燃料电池 ①酸性介质 CH3OH:1CH3OH-6e-+1H2O = 1CO2+6 H+ C2H5OH:1 C2H5OH-12e-+3H2O = 2CO2+12 H+ CH3OCH3:1 CH3OCH3-12e-+3H2O = 2CO2+12 H+ ②碱性介质 CH3OH: 1CH3OH-6e—+8OH —= 1CO32—+ 6 H2O C2H5OH: 1 C2H5OH-12e—+16OH —= 2CO32—+ 11 H2O CH3OCH3:1 CH3OCH3-12e—+16OH —= 2CO32—+ 11 H2O 故答案为:1 C2H5OH-12e-+3H2O = 2CO2+12 H+;1 CH3OCH3-12e-+3H2O = 2CO2+12 H+;1 C2H5OH-12e—+16OH —= 2CO32—+ 11 H2O;1 CH3OCH3-12e—+16OH —= 2CO32—+ 11 H2O; (3)料电池中,正极反应一定是氧气得电子,该电池的电解质环境是熔融碳酸盐,所以正极反应为:O2+2CO2+4e−=2CO32−;负极反应是CH4失电子;该电池的电解质环境是熔融碳酸盐;所以负极反应为:CH4+4CO32−−8e−=5CO2+2H2O;电池是以熔融碳酸盐为电解质,可以循环利用的物质是二氧化碳,故答案为:CH4+4CO32−−8e−=5CO2+2H2O;O2+2CO2+4e−=2CO32−。
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考点分析:
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空气海水电池

我国首创以铝空气海水电池作为能源的新型海水标志灯,以海水为电解质,靠空气中的氧气使铝不断被氧化而产生电流。只要把灯放入海水中数分钟,就会发出耀眼的白光。

(1)电源负极材料为___________;电源正极材料为:石墨、铂网等能导电的惰性材料。

(2)负极的电极反应式为:____________________;正极的电极反应式为:3O2+6H2O+12e=12OH

(3)总反应式为:4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3

(4)说明:铝板要及时更换,铂做成网状是为了____________

(5)燃料电池正极反应式本质都是O24e=2O2,在不同电解质环境中,其正极反应式的书写形式有所不同。因此在书写正极反应式时,要特别注意所给电解质的状态和电解质溶液的酸碱性。

 

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氢氧燃料电池

一般是以惰性金属铂(Pt)或石墨做电极材料,负极通入____,正极通入 _____,总反应为:________

电极反应特别要注意电解质,有下列三种情况:

(1)电解质是KOH溶液(碱性电解质)

①负极发生的反应为:H2 - 2e = 2H+ 2H+ + 2OH = 2H2O,所以:负极的电极反应式为:_______

②正极是O2得到电子,即:O2 + 4e = 2O2 O2 在碱性条件下不能单独存在,只能结合H2O生成OH即: 2O2 + 2H2O =4OH ,因此,正极的电极反应式为:__________

(2)电解质是H2SO4溶液(酸性电解质)

①负极的电极反应式为:_____________

②正极是O2得到电子,即:O2 + 4e = 2O2O2 在酸性条件下不能单独存在,只能结合H+生成H2O即:O2 + 2 H+=H2O,因此正极的电极反应式为:______________

(3)电解质是NaCl溶液(中性电解质)

①负极的电极反应式为:H2 +2e = 2H+

②正极的电极反应式为:O2 + H2O + 4e= 4OH

(4)说明:a.碱性溶液反应物、生成物中均无H+

b.酸性溶液反应物、生成物中均无OH

c.中性溶液反应物中无H+ OH

d.水溶液中不能出现O2

 

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原电池正负极的判断

(1)一般情况下活泼的金属做原电池的________,另一极做正极。

(2)根据实验现象:一般情况下,有气体或者固体生成的一极为________,溶解或者质量减少的一极为_________

(3)电子流出的一极是_______,流入的一极是_______

(4)发生_______反应的一极是负极,发生_______反应的一极是正极。

(5)溶液中阴离子向_______极移动,阳离子向_______极移动。

 

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原电池

(1)原电池是一种将___________转化为________的装置。

(2)构成原电池的条件分别是_______________________________

(3)理论上所有的氧化还原反应都可以设计成原电池装置。

(4)在外电路中依靠____的定向移动导电,电解质溶液中靠_____的定向移动导电。

(5)原电池的正极材料若是金属单质,则金属单质被 __________,无法失电子被腐蚀。

(6)原电池可以_______化学反应速率。

 

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(1)某元素原子的核电荷数是电子层数的5倍,其质子数是最外层电子数的3倍,该元素的原子结构示意图是________________

(2)A元素原子L层上有6个电子,B元素比A元素原子核外电子层数多1B元素原子最外电子层只有1个电子。

B元素的原子结构示意图________________

AB两元素形成的化合物化学式是______________,该化合物与CO2反应的化学方程式是________________________

(3)已知某粒子的结构示意图为,试回答:

①当xy10时,该微粒为__________(原子阳离子阴离子”)

②当y8时,常见的微粒可能为(填元素符称)____________________________________K____________

③写出y3y7的元素最高价氧化物对应水化物之间发生反应的离子方程式____________________________________

 

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