例谈燃料电池电极方程式书写技巧

张昭华

电化学知识在日常生产生活中应用广泛，其相应知识的考查在近年各省市的高考试题中得到充分体现，属高频考点。以新型原电池，特别是燃料电池为背景考查原电池的相关知识尤为突出，其中电极方程式书写逢考必有。本文以一道试题为例，总结归纳电极方程式书写的一般规律。

试题：熔融盐燃料电池具有较高的发电效率，因而受到重视。某燃料电池以熔融的K2CO3（其中不含O2-和HCO3-）为电解质，以丁烷为燃料，以空气为氧化剂，以具有催化作用和导电性能的稀土金属材料为电极。试写出其正负极电极方程式。变式一：若电解质溶液为KOH溶液，写出其正负极电极方程式。变式二：若电解质溶液为H2SO4溶液，写出其正负极电极方程式。此类问题的解决通常分为以下三个步骤：

第一步：写出其总反应，标电子转移。我们知道，原电池本质是把一个自发的氧化还原反应的氧化反应和还原反应分开在两极进行，其电子轉移通外电路而形成电流，因此还原剂作电池的负极，正极为氧化剂。2C4H10+13O2=8CO2+10H2O。从转移电子来看，我们不难判断出C4H10为负极，O2为正极，这样我们就可以写出电极反应的大致形式了。需要注意的是，写总反应时要考虑产物是否与电解质溶液反应，如变式一，总反应应改写为：2C4H10+13O2+16KOH=8K2CO3+18H2O

第二步：写两个电极反应的大致形式。根据写出的总反应及电子转移，我们可以写出电极反应的大致形式。负极：2C4H10-

52e-+…=…正极：13O2+52e-+…=…接下来就是如何确定电极产物。

第三步：根据电解质溶液确定产物，依据电荷守恒和元素守恒调平电极方程。负极产物为+4价的碳元素和+1价的氢元素，其具体形式可能为CO2、CO2-3和H2O、H+，根据电解质的酸碱性确定最终形式，如题中电解质为熔融的K2CO3，应为CO2和H2O，电解质溶液为碱性时为CO2-3和H2O，电解质溶液呈酸性时为CO2和H+。然后再根据电荷守恒、元素守恒调平电极方应式2C4H10-52e-+

26CO2-3=34CO2+10H2O，变式一为2C4H10-52e-+36OH-=8CO2-3+28H2O。

正极电极方程式书写同样如此，氧元素得电子后变为-2价，其形式为多种，如H2O、OH-等，具体可以参照Na2O的性质，Na2O可以与酸反应生成H2O，与碱溶液中的水反应生成NaOH，与CO2反应生成CO2-3，因此也不难写出题中的负极反应式。为：13O2+52e-+26CO2=26CO2-3，变式一应写成13O2+52e-+26H2O=52OH-，变式二最终写成13O2+52e-+52H+=26H2O。

总之，如果在教学或训练中我们掌握的写书电极方程式的一般步骤和方法，就能很好地应对各种新型电池的电极方程式书写。

（作者单位 湖北省监利二中）

编辑 韩 晓