试谈燃料电池突破燃料电池

更新时间:2024-02-23 点赞:17793 浏览:80293 作者:用户投稿原创标记本站原创

燃料电池在近年来的高考中频繁出现,为了适应高考的要求,对常见燃料电池情况及电极反应式的书写进行了归纳。
燃料电池 电极反应式 正极反应式
纵观近几年高考,对新型电池,特别是燃料电池的考查是高考的一个热点,而燃料电池电极反应式的正确书写是解决这类问题的关键,也是难点。为了更好地掌握燃料电池,适应高考要求,下面谈谈燃料电池电极反应式的书写技巧。
对于燃料电池的分析,可以先从写总反应式开始。大多数燃料电池总反应式是可燃物燃烧反应方程式,但要注意,若电解质电离的离子能与反应产物发生反应,则电解质离子一并写入总反应式。例如,甲烷燃料电池电解质是KOH溶液时,其总反应式为CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O,而不是CH4+2O2=CO2+2H2O。由于燃料电池负极反应即可以是可燃物失去电子放电,也可以是金属失去电子放电,所以负极电极反应式的书写很难找到规律,有些写起来还比较复杂,不容易写对。而与负极相反,无论哪种燃料电池,其正极都是O2得电子发生还原反应,所以只要抓住正极反应式的书写规律,负极反应式用总反应式减正极反应式即可,故正极反应式的正确书写是解题的关键。现将常见正极上O2放电的电极反应式总结如下。

一、电解质是水溶液

若溶液呈强酸性,则正极反应式为:O2+4H++4e-=2H2O;
若溶液呈碱性或中性,则正极反应式为:O2+2H2O+4e-=4OH-

二、电解质是熔融盐

正极若通入的是空气与CO2的混合气体,则正极反应式为:O2 +2CO2+4e-=2CO32-

三、电解质是固体氧化物

因固体氧化物在熔融状态下能传导O2-,负极通入可燃物,正极通入空气,则正极反应式为:O2+4e-=2O2-

四、以磺酸型质子交换膜为固体电解质

正极反应式类似于溶液呈强酸性,则反应式为:O2+4H++4e-= 2H2O。
例1.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为负极燃气,空气与CO2的混合气体为正极助燃气,制得在650℃下工作的燃料电池,完成有关的电池反应式:
电池总反应式:2CO+O2=2CO2
负极反应式:
正极反应式:
解析:本题中CO为还原剂,空气中O2为氧化剂,电池总反应式为:2CO+O2=2CO2。依据题意可得电池正极反应式为:O2+2CO2+4e-=2CO32-。用总反应式减去电池正极反应式,就可得到电池负极反应式:2CO+2CO32--4e-=4CO2
例2.一种新型燃料电池,一极通入空气,另一极通入丁烷气体;电解质是掺杂氧化钇(Y2O3)的氧化锆(ZrO2)晶体,在熔融状态下能传导O2—。下列对该燃料电池说法正确的是( )
A.在熔融电解质中,O2—由负极移向正极
B.电池的总反应是:2H10+13O2=8CO2 +10H2O
C.通入空气的一极是正极,电极反应为:O2+4e-=2O2-
D.通入丁烷的一极是正极,电极反应为:H10+26e-+13O2-=4CO2 +5H2O
解析:该燃料电池利用丁烷与氧气的反应,总的电池反应式为:2H10+13O2=8CO2+10H2O,依据原电池反应规律:氧化剂O2在正极发生还原反应,正极反应式为:O2+4e-=2O2-,故C正确;而H10在负极发生氧化反应,故D错误;电子由负极流出沿外电路流入正极,所以阴离子(O2-)向负极移动,故A错误。故答案是B和C。
例3.如图是2004年批量生产的笔记本电脑所用的甲醇燃料电池的结构示意图。甲醇在催化剂作用下提供质子(H+)和电子。电子经外电路、质子经内电路到达另一极与氧气反应。电池总反应式为:2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O。下列说法中正确的是( )
D.电池的正极反应式为:O2+2H2O+4e-=4OH-
解析:该燃料电池利用甲醇与氧气的总反应式为:2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O,依据原电池反应规律,氧化剂O2在正极发生还原反应,反应式应为:O2+4e-=2O2-,但甲醇在催化剂作用下提供质子(H+),质子经内电路到达另一极发生反应,所以正确的正极反应式为:O2+4e-+4H+=2H2O,故D错;用总反应式减正极反应式可得CH3OH在负极发生氧化反应的电极反应式为:CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+故C对;再结合图可知A正确,而B错误。故答案是A和C。
综上所述,在高考复习中,只要把握好燃料电池正极反应式的书写技巧,对燃料电池的问题就会应对自如了。
(上接第129页)为主,板书为辅。板书的设计以简源于:免费论文网www.618jyw.com
明扼要为原则,列出内容梗概和重要知识点即可。

七、说教学反思

教学反思是教师对自身教学实践活动的审视和分析,是提高教学水平的有效途径。
1.密闭式静脉输液操作步骤比较复杂,运用多媒体进行教学可以更加合理有效的运用,另外多媒体可以提供直观图片,增加学生的感性认识。
2.向学生进行密闭式静脉输液的演示时,最好结合角色扮演,让同学更能亲身体会“爱伤”观念的内涵。演示穿刺过程时,要采用近距离真人模拟,使学生更好地观看进针手法和角度。
参考文献:
\[1\]刘彦昆.教师如何提高说课艺术\[M\].长春:吉林大学出版社,2010.
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