杜文原??

摘要：電化學(xué)知識(shí)歷來(lái)是高考的必考內(nèi)容。主要考查原電池及電解池的工作原理、金屬的電化學(xué)腐蝕等知識(shí)，涉及的主要考點(diǎn)有：原電池正負(fù)極的判斷、電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)、電解質(zhì)溶液中離子移動(dòng)方向的判斷、外電路中電子的移動(dòng)方向等。

關(guān)鍵詞：電化學(xué)；高考；書(shū)寫(xiě)

從考查形式上看，電化學(xué)知識(shí)的命題形式比較靈活，既有選擇題又有非選擇題。從考查內(nèi)容上看，對(duì)原電池工作原理的考查比對(duì)電解池工作原理的考查要多。無(wú)論是考查原電池還是電解池，新課標(biāo)全國(guó)卷在命題時(shí)一般會(huì)給出兩極反應(yīng)物或電極材料，在裝置中有交換膜，從而考查電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)、電子或離子的移動(dòng)方向等。而學(xué)生在書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式尤其是燃料電池的電極反應(yīng)式時(shí)容易出錯(cuò)，下面就燃料電池電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)方法做一歸納總結(jié)。

一、 一般電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)

一般電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)有三步：

1. 列物質(zhì)，標(biāo)得失。先確定原電池的正負(fù)極（正、負(fù)極均為惰性電極，電極均不參與反應(yīng)），列出參加反應(yīng)的微粒，并標(biāo)出得失電子數(shù)。

2. 看環(huán)境，配守恒。在電解質(zhì)溶液的環(huán)境中要生成穩(wěn)定的電極產(chǎn)物，即H+、OH-、H2O等是否參加反應(yīng)遵守電荷守恒、質(zhì)量守恒、電子守恒。

3. 兩式加，驗(yàn)總式。

二、 燃料電池電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)

電極：惰性電極。

燃料：包含H2、CO、烴（如CH4、C2H6）、醇（如C2H5OH）等。

電解質(zhì)：①酸性電解質(zhì)溶液，如H2SO4溶液；②堿性電解質(zhì)溶液，如NaOH溶液；③熔融氧化物，如Y2O3；④熔融碳酸鹽，如K2CO3等。

方法一：第一步，寫(xiě)出電池總反應(yīng)式。

第二步，寫(xiě)出電池的正極反應(yīng)式。根據(jù)燃料電池的特點(diǎn)，一般在正極上發(fā)生還原反應(yīng)的物質(zhì)都是O2，隨著電解質(zhì)溶液的不同，其電極反應(yīng)式有所不同。

（1）酸性電解質(zhì)：O2+4H++4e-2H2O。

（2）堿性電解質(zhì)：O2+2H2O+4e-4OH-。

（3）固體電解質(zhì)（高溫下能傳導(dǎo)O2-）：O2+4e-2O2-。

（4）熔融碳酸鹽（如：K2CO3）：O2+2CO2+4e-2CO32-。

第三步，電池的總反應(yīng)式-電池正極反應(yīng)式=電池負(fù)極反應(yīng)式。

例1某汽車(chē)尾氣分析儀以燃料電池為工作原理測(cè)定CO的濃度，其裝置如圖所示，該電池中電解質(zhì)為氧化釔氧化鈉，其中O2-可以在固體介質(zhì)NASICON中自由移動(dòng)。下列關(guān)于該電池的說(shuō)法正確的是（）

A. 該電池工作時(shí)電極a應(yīng)該作正極

B. 電池工作時(shí)電流由電極a通過(guò)傳感器流向電極b

C. 傳感器中通過(guò)的電流越大，尾氣中CO的含量越高

D. 負(fù)極的反應(yīng)式為CO +O2+2e-CO2

解析：由圖可知，通入CO的一極為負(fù)極，通入O2的一極為正極，故而A項(xiàng)不正確；原電池中電子從負(fù)極流向正極，而電流的方向和電子的方向相反，即電流由電極b通過(guò)傳感器流向電極a，B項(xiàng)錯(cuò)誤；負(fù)極消耗CO，則電流越大，傳感器中通過(guò)的電子就越多，消耗的CO就越多，尾氣中CO的含量就越高，C項(xiàng)正確；O2可以在固體介質(zhì)中自由移動(dòng)，則正極的電極反應(yīng)式為O2+4e2O2-，總反應(yīng)式為：2CO +O22CO2，故負(fù)極反應(yīng)式=總反應(yīng)式-正極反應(yīng)式，即為CO +O2-2e-CO2，故而D項(xiàng)不正確。

方法二：以CH4的KOH空氣燃料電池為例。首先分析反應(yīng)中的氧化劑、還原劑、還原產(chǎn)物、氧化產(chǎn)物（對(duì)含碳燃料而言，若是堿性介質(zhì)，則氧化產(chǎn)物為CO2-3，若是酸性介質(zhì)，則氧化產(chǎn)物為CO2），寫(xiě)出還原劑-ne-→氧化產(chǎn)物、氧化劑+ne-→還原產(chǎn)物；根據(jù)化合價(jià)變化，計(jì)算出得失電子的數(shù)目，如CH4-8e-→CO2-3。

例2以葡萄糖為燃料的微生物燃料電池結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示，關(guān)于該電池的敘述正確的是（）

A. 電池肯定能夠在高溫下工作

B. 放電過(guò)程中，H+從負(fù)極區(qū)向正極區(qū)遷移

C. 放電過(guò)程中，H+從正極區(qū)向負(fù)極區(qū)遷移

D. 在電池反應(yīng)中，每消耗1mol 氧氣，理論上能生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下CO2氣體

解析：微生物在高溫下會(huì)失去活性，A項(xiàng)錯(cuò)誤；放電過(guò)程中，陽(yáng)離子從負(fù)極向正極遷移，故而B(niǎo)項(xiàng)對(duì)，C項(xiàng)錯(cuò)誤；正極的電極反應(yīng)式為O2+4H++4e2H2O，則有C6H12O6～6 O2～6CO2～24e-，每消耗1mol 氧氣，理論上生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下CO222.4L，D項(xiàng)錯(cuò)誤。

三、 總結(jié)

以上是我對(duì)燃料電池中電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)方法的一些小小的建議，希望能對(duì)大家有所幫助，如果有所不足的地方還望批評(píng)，指正。

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