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微专题(二) “一池多变”的燃料电池
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电荷守恒法书写电极反应式
电池的负极一定是可燃物,有机燃料中各元素的化合价变化遵循一般化合价规则,燃料失电子发生氧化反应,电池的正极多为氧气或空气得电子,发生还原反应,特别注意电解质溶液酸碱性不同的区别。可根据电荷守恒来配平电极反应式。
如乙醇碱性(KOH溶液)燃料电池负极反应式的书写方法:
第一步:确定生成物
乙醇燃烧生成CO2和H2O,其中CO2与KOH溶液反应生成K2CO3和H2O,故生成物为COeq \o\al(2-,3)和H2O。
第二步:确定价态的变化及转移电子数
乙醇(C2H6O)中碳元素的化合价为-2,COeq \o\al(2-,3)中碳元素的化合价为+4,故1 mol乙醇完全反应失去2×[4-(-2)]=12 mol电子。
第三步:列出表达式
C2H5OH+eq \x( )OH--12e-―→eq \x( )COeq \o\al(2-,3)+eq \x( )H2O。
第四步:确定电极反应式中各物质的系数
由碳原子守恒确定COeq \o\al(2-,3)的系数为2,由电荷守恒确定OH-的系数为16(注:失去12个电子,相当于带12个单位正电荷),再由氢原子守恒确定H2O的系数为11,故负极反应为C2H5OH+16OH--12e-===2COeq \o\al(2-,3)+11H2O。
以甲烷燃料电池为例来分析不同环境下电极反应式的书写。
1.酸性介质(如H2SO4)
负极:_______________________________________________________________;
正极:_______________________________________________________________;
总反应式:_________________________