(4)介质为熔融碳酸盐,正极通入O2和CO2混合气体 负极反应方程式: H2 - 2e- + CO32- =H2O + CO2 正极反应方程式: O2 + 4e- + 2CO2=2CO32- (5)介质为熔融氧化物
负极反应方程式: H2 - 2e- + O2-=H2O 正极反应方程式: O2 + 4e- =2O2-
【例2】C2H5OH -空气燃料电池,碱性介质中负极反应方程式 答案:负极方程式:C2H6O - 12e- + 16OH- =2CO32 -+ 11H2O 思考:
(1)该电池,若在酸性介质中,负极反应方程式 C2H6O - 12e- + 2H2O = 2CO32 - + 16H+ (2)该电池,若在熔融碳酸盐介质中,负极反应方程式C2H6O-12e-+6CO32 -=8CO2 +3 H2O (3)该电池,若在熔融氧化物介质中,负极反应方程式C2H6O-12e- + O2 -=CO2 + 3H2O (4)该电池,若在熔融碳酸盐介质中,正极为何要补充CO2 ?若在熔融氧化物介质中,需
要补充吗?
正极反应物若仅是氧气,会生成O2-,影响介质成份,若补入CO2,可以生成CO32-。但在熔融氧化物介质中不需要。 小结:负极燃料是化合物时,负极产物的判断方式
【练习反馈】
1. 甲烷-空气燃料电池,在碱性条件中负极反应方程式 答案:CH4 –8e- +10 OH- = CO32- + 7H2O
教学建议
1.改变介质环境中性条件、介质酸性条件、介质碱性条件,分别写出负极反应方程式 2. 以甲醇为原料,使用酸性电解质构成燃料电池,该燃料电池的负极反应式为 答案:CH3OH + H2O - 6e- = CO2 + 6H+ 3. 工业上以粗食盐(含有少量Ca2+、Mg2+杂质)、氨、石灰石等为原料,可以制备Na2CO3。熔融Na2CO3可作甲烷——空气燃料电池的电解质,该电池负极的反应式是 答案:CH4-8e-+ 4CO32-= 5CO2 + 2H2O 4. 我国首创以铝组成的金属—海水—空气电池作为能源的新型海水标志灯,它以海水为电解质溶液,靠空气中的氧气使铝组成的金属不断氧化而产生电流。只要把灯放入海水中数分钟,就会发出耀眼的白光。则该电源负极反应为_______ _________ 答案:Al - 3e- = Al3+ 5.NH3-空气燃料电池,在碱性条件中工作,工作时无污染物产生。
其负极反应方程式 答案:2 NH3- 6e- + 6OH- = N2 + 6H2O 6.肼—空气燃料电池是一种碱性电池,工作时无污染。
该电池放电时,负极的反应式 答案: N2H4 - 4e- + 4OH- = N2 + 4H2O
【拓展】(2014海淀期末)微生物燃料电池是一种利用微生物将化学能直接转化成电能的装置。已知某种甲醇微生物燃料电池中,电解质溶液为酸性,示意图如下:
① 该电池外电路电子的流动方向为 (填写“从A到B”或“从B到A”)。 ② 工作结束后,B电极室溶液的pH与工作前相比将 (填写“增大”、“减小”.....
或“不变”,溶液体积变化忽略不计)。
③ A电极附近甲醇发生的电极反应式为 。 答案:①从A到B ②不变 ③CH3OH + H2O - 6e- = 6H++ CO2↑ 教学建议
1.电池工作结束之后,两极pH变化要结合“方程式中H+ 或OH-的变化”和“电子移动数量”。因为电子移动数量和质子交换膜中转移的H+的数量相等。 2.电池工作过程中,两极pH变化依据方程式中H+ 或OH-的变化
典型例题
1.(2014—2015北师大二附高二期中21)新型高效的甲烷燃料电池采用铂为电极材料,两电极上分别通入CH4和O2,电解质为KOH溶液。某研究小组将甲烷燃料电池作为电源,进行饱和氯化钠溶液电解实验,如图所示。回答下列问题:
(1)甲烷燃料电池正极、负极的电极反应分别为________________,________________。 (2)b电极上得到的气体是___________,电解氯化钠溶液的总反应方程式为 _________。 (3)若甲烷通入量为1 L(标准状况),且反应完全,则最多能产生的氯气体积为_______ L(标准状况)。
(4)以甲醇(CH3OH)为燃料的电池中,电解质溶液为酸性,则正极、负极的电极反应分别为________________,________________。
答案:(1)O2+4e-+2H2O=4OH-,CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O (2)H2,略。(3)4L (4)O2+4e-+4H+=2H2O,CH3OH-6e+H2O-=CO2+6H+
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