试回答下列问题: ⑴这种电池放电时发生的化学反应方程式是。⑵此电池的正极发生的电极反应是 ;负极发生的电极反应是。
⑶电解液中的H+离子向 极移动;向外电路释放电子的电极是。⑷比起直接燃烧燃料产生电力 , 使用燃料电池有许多优点 , 其中主要有两点:首先是燃料电池的能量转化率高 , 其次是。
解析:因燃料电池电化学反应的最终产物与燃料燃烧的产物相同 , 又且其电解质溶液为稀硫酸 , 所以该电池反应方程式是2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O 。按上述燃料电池正极反应式的书写方法1知 , 在稀硫酸中 , 其正极反应式为:3O2+12H++12e-=6H2O , 然后在电子守恒的基础上利用总反应式减去正极反应式即得负极反应式为:2CH3OH+2H2O-12e-=2CO2↑+12H+ 。
由原电池原理知负极失电子后经导线转移到正极 , 所以正极上富集电子 , 根据电性关系知阳离子向正极移动 , 阴离子向负极移动 。故H+离子向正极移动 , 向外电路释放电子的电极是负极 。
答案:⑴2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O ⑵正极3O2+12H++12e-=6H2O;负极2CH3OH+2H2O-12e-=2CO2↑+12H+ ⑶正;负 ⑷对空气的污染较小 2、电解质为碱性电解质溶液 例2、甲烷燃料电池的电解质溶液为KOH溶液 , 下列关于甲烷燃料电池的说法不正确的是 ( ) A、负极反应式为CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O B、正极反应式为O2+2H2O +4e-=4OH- C、随着不断放电 , 电解质溶液碱性不变 D、甲烷燃料电池的能量利用率比甲烷燃烧的能量利用率大 解析:因甲烷燃料电池的电解质为KOH溶液 , 生成的CO2还要与KOH反应生成K2CO3 , 故该电池发生的反应方程式是CH4+2OH-+2O2=CO32-+3H2O 。从总反应式可以看出 , 要消耗OH- , 故电解质溶液的碱性减小 , C错 。
按上述燃料电池正极反应式的书写方法2知 , 在KOH溶液中 , 其正极反应式为:O2+2H2O +4e-=4OH- 。通入甲烷的一极为负极 , 其电极反应式可利用总反应式减去正极反应 。
3.电极反应式怎样写一、基本准则:
1、依据电化学原理 , 原电池负极发生氧化反应(失电子)正极发生还原反应(得电子);电解池阳极发生氧化反应(失电子) , 阴极发生还原反应(得电子)
2、依据电解质的性质 。酸作电解质或碱作电解质注意与酸或碱反应的物质 , 如CO2与OH—生成CO32- 。还有大量融盐燃料电池 , 固体电解质 , 传导某种离子等 。
3、得失电子 , 电荷的平衡 。电极反应是半反应 , 在写某电极反应式时 , 要注意失电子的数目与电荷的平衡 。或得电子数目与电荷的平衡 。
4、H2O中的H+或OH-参与电极反应时 , 在电极方程式中可直接写成H+或OH- , 可以不写成H2O 。
5、两个半反应合并后 , 总反应要合理 。这也是检验所写的电极方程式是否正确的方法 , 合并不是两个半反应直接相加 , 要使失电子和得电子的总数相等后再相加 。合并后的总方程式是否符合客观事实 , 合并后的总方程式中左边除H2O的电离外 , 不能包含其他化学反应 。
二、各种典例:
例1、锌锰电池 , 负极是锌 , 正极是炭棒 。电极质是拌湿的NH4CL、MnO2是去极剂 , 除去炭棒上的氢气膜 , 减小电池的内阻 。正极反应是NH4+水解而提供的H+ , 所以电极反应和总反应分别为:
负极:Zn—2e-= Zn2+ (失电子 , 电荷平衡)
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