燃料电池电极反应式的书写技巧

王凯

电化学是高考化学中的必定考查知识点，通常以选择题的形式出现，有时也以填空题形式在大题中出现，其中常常考察到原电池电极反应式的书写，又尤以燃料电池电极反应式的书写考察居多，许多资料上讲述的电极反应式的书写方式是：先写出原电池的总反应，再写出正负极中电极反应式较简单一极的反应式，然后用总反应式减去已写出的一极的电极反应式，就得出另一极的电极反应式。笔者认为这种方法应用于燃料电池时，步骤繁琐，且易出错，因要完成整个过程，需要书写两次化学方程式，且将两个化学方程式相减一次。要想结果正确，则这两次化学方程式书写都必须正确，且化学方程式相减也必须正确，如果中间有任一环节出错，结果就会错误。甚至有时还会出现为写出一个电极反应式，需写出原电池的总反应式和另一极的电极反应式的情况，不简洁，费时，费力，事半功倍。实际书写时，因这种方法书写步骤多，学生其实不易掌握，往往出错，准确率低。使得本来应是学生得分的简单题，反而会失分，影响高考成绩。笔者在实际教学中，总结了应用氧化还原法书写不同介质中燃料电池电极反应式的简洁方法，在此与大家分享，以期能对高考学子有所帮助，助力高考。

一般情况下燃料电池都是一极充燃料，一极充氧气，充燃料的一极为负极，充氧气的一极为正极。下面笔者就以这一类燃料电池为例，讲解燃料电池电极反应式的简洁书写方法。

一、以NaOH等碱性物质溶液为介质的燃料电池

例1、CH4碱性燃料电池 先写出正极反应式：O2+4e-+2H2O=4OH-，事实上，只要是以碱性物质溶液为介质的燃料电池，充O2的这一极电极反应式都相同。再写负极反应式：可写出通式为CH4-e-+OH-=CO32-+H2O ， 再用化合价升降法配平，CH4中碳为-4价，CO32-中碳为+4价，碳从-4价到+4价，化合价升了8，因此失了8个电子，整体上看方程式，左边失了8个电子，右边还有两个单位负电荷，依据电荷守恒，左边应有10个负电荷，因此在氢氧根前配10，再根据质量守恒配平水和其它物质，配平后的化学方程式为：CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O

例2：葡萄糖碱性燃料电池 充氧气的一极为正极，电极反应式：O2+4e-+2H2O=4OH-，负极反应通式：C6H12O6-e-+OH-=CO32-+H2O ， C6H12O6中碳为0价，CO32-中碳为+4价，碳从0价到+4价，化合价升了4，因此失了4个电子，一个葡萄糖分子中有6个碳原子，因此失了24个电子，，整体上看方程式，左边失了24个电子，右边还有12个单位负电荷，依据电荷守恒，左边应有36个单位负电荷，因此在氢氧根前配36，再根据质量守恒配平水，配平后的化学方程式为：C6H12O6-24e-+36OH-=6CO32-+24H2O

二、以HCl等酸性物质溶液为介质的燃料电池

例3、CH3OH酸性燃料电池 写出正极反应通式：O2+4e-+4H+=2H2O，同理只要是以酸性物质溶液为介质的燃料电池，充O2的这一极电极反应式都相同。都是上述电极反应式。再写负极反应式：先写出通式为：CH3OH-e-+H2O=CO2+H+，再用化合价升降法配平，CH3OH中碳为-2价，CO2中碳为+4价，碳从-2价到+4价，化合价升了6，因此失了6个电子，整体上看方程式，左边失了6个电子，右边应带6个正电荷，因此在氢离子前配6，再根据质量守恒配平水，配平后的离子方程式为：CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+

三、以熔融的碳酸盐为介质（允许CO32-自由通过-）的燃料电池

例4、CH4以熔融的碳酸盐为介质的CH4燃料电池 正极反应通式：O2+4e-+CO2=2CO32- 同理只要是以熔融的碳酸盐为介质的燃料电池，充O2的这一极电极反应式都相同。都是上述电极反应式。再写负极反应式：写出通式为CH4-e-+ CO32- =CO2+ H2O，再用化合价升降法配平，CH4中碳为-4价，CO2中碳为+4价，碳从-4价到+4价，化合价升了8，因此失了8个电子，从整体看方程式，左边失去了8个电子，右边不带电荷，因此在CO32-前配4，再根据质量守恒配平其它物质，配平后的化学方程式为：CH4-8e-+4 CO32- =5CO2+2H2O

四、以熔融的氧化物为介质（允许O2-自由通过-）的燃料电池

例4、以熔融的氧化物为介质（允许O2-自由通过-）的CH4燃料电池 正极反应通式：O2+4e- =2O2- 同理只要是以熔融的氧化物为介质的燃料电池，充O2的这一极电极反应式都相同。都是上述电极反应式。再写负极反应式：写出通式为CH4-e-+ O2- =CO2+ H2O，再用化合价升降法配平，CH4中碳为-4价，CO2中碳为+4价，碳从-4价到+4价，化合价升了8，因此失了8个电子，从整体看方程式，左边失去了8个电子，右边不带电荷，因此在O2-前配4，再根据质量守恒配平其它物质，配平后的化学方程式为：CH4-8e-+4O2-=CO2+2H2O

笔者认为用此种通式法书写燃料电池的电极反应式，可避免繁琐步骤，过程少，简洁，省时，准确率高，在高考实战中很强的实用性。

练习：各种介质中乙烷燃料电池电极反应式的书写

答案：碱性燃料电池 正极O2+4e-+2H2O=4OH-，

负极C2H6-14e-+18OH-=2CO32-+12H2O

酸性燃料电池 正极反应式：O2+4e-+4H+=2H2O

负极 C2H6-14e-+4H2O=2CO2+14H+

以熔融的碳酸盐为介质（允许CO32-自由通过-）的燃料电池

正极反应式：O2+4e-+CO2=2CO32-

负极反应式C2H6-14e-+7 CO32- =9CO2+3H2O

以熔融的氧化物为介质（允许O2-自由通过-）的燃料电池

正极反应式：O2+4e- =2O2-

負极反应式C2H6-14e-+7 O2- =2CO2+3H2O

（作者单位：甘肃省玉门市第一中学）