王凱

電化學(xué)是高考化學(xué)中的必定考查知識(shí)點(diǎn)，通常以選擇題的形式出現(xiàn)，有時(shí)也以填空題形式在大題中出現(xiàn)，其中常?？疾斓皆姵仉姌O反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)，又尤以燃料電池電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)考察居多，許多資料上講述的電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)方式是：先寫(xiě)出原電池的總反應(yīng)，再寫(xiě)出正負(fù)極中電極反應(yīng)式較簡(jiǎn)單一極的反應(yīng)式，然后用總反應(yīng)式減去已寫(xiě)出的一極的電極反應(yīng)式，就得出另一極的電極反應(yīng)式。筆者認(rèn)為這種方法應(yīng)用于燃料電池時(shí)，步驟繁瑣，且易出錯(cuò)，因要完成整個(gè)過(guò)程，需要書(shū)寫(xiě)兩次化學(xué)方程式，且將兩個(gè)化學(xué)方程式相減一次。要想結(jié)果正確，則這兩次化學(xué)方程式書(shū)寫(xiě)都必須正確，且化學(xué)方程式相減也必須正確，如果中間有任一環(huán)節(jié)出錯(cuò)，結(jié)果就會(huì)錯(cuò)誤。甚至有時(shí)還會(huì)出現(xiàn)為寫(xiě)出一個(gè)電極反應(yīng)式，需寫(xiě)出原電池的總反應(yīng)式和另一極的電極反應(yīng)式的情況，不簡(jiǎn)潔，費(fèi)時(shí)，費(fèi)力，事半功倍。實(shí)際書(shū)寫(xiě)時(shí)，因這種方法書(shū)寫(xiě)步驟多，學(xué)生其實(shí)不易掌握，往往出錯(cuò)，準(zhǔn)確率低。使得本來(lái)應(yīng)是學(xué)生得分的簡(jiǎn)單題，反而會(huì)失分，影響高考成績(jī)。筆者在實(shí)際教學(xué)中，總結(jié)了應(yīng)用氧化還原法書(shū)寫(xiě)不同介質(zhì)中燃料電池電極反應(yīng)式的簡(jiǎn)潔方法，在此與大家分享，以期能對(duì)高考學(xué)子有所幫助，助力高考。

一般情況下燃料電池都是一極充燃料，一極充氧氣，充燃料的一極為負(fù)極，充氧氣的一極為正極。下面筆者就以這一類燃料電池為例，講解燃料電池電極反應(yīng)式的簡(jiǎn)潔書(shū)寫(xiě)方法。

一、以NaOH等堿性物質(zhì)溶液為介質(zhì)的燃料電池

例1、CH4堿性燃料電池 先寫(xiě)出正極反應(yīng)式：O2+4e-+2H2O=4OH-，事實(shí)上，只要是以堿性物質(zhì)溶液為介質(zhì)的燃料電池，充O2的這一極電極反應(yīng)式都相同。再寫(xiě)負(fù)極反應(yīng)式：可寫(xiě)出通式為CH4-e-+OH-=CO32-+H2O ， 再用化合價(jià)升降法配平，CH4中碳為-4價(jià)，CO32-中碳為+4價(jià)，碳從-4價(jià)到+4價(jià)，化合價(jià)升了8，因此失了8個(gè)電子，整體上看方程式，左邊失了8個(gè)電子，右邊還有兩個(gè)單位負(fù)電荷，依據(jù)電荷守恒，左邊應(yīng)有10個(gè)負(fù)電荷，因此在氫氧根前配10，再根據(jù)質(zhì)量守恒配平水和其它物質(zhì)，配平后的化學(xué)方程式為：CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O

例2：葡萄糖堿性燃料電池 充氧氣的一極為正極，電極反應(yīng)式：O2+4e-+2H2O=4OH-，負(fù)極反應(yīng)通式：C6H12O6-e-+OH-=CO32-+H2O ， C6H12O6中碳為0價(jià)，CO32-中碳為+4價(jià)，碳從0價(jià)到+4價(jià)，化合價(jià)升了4，因此失了4個(gè)電子，一個(gè)葡萄糖分子中有6個(gè)碳原子，因此失了24個(gè)電子，，整體上看方程式，左邊失了24個(gè)電子，右邊還有12個(gè)單位負(fù)電荷，依據(jù)電荷守恒，左邊應(yīng)有36個(gè)單位負(fù)電荷，因此在氫氧根前配36，再根據(jù)質(zhì)量守恒配平水，配平后的化學(xué)方程式為：C6H12O6-24e-+36OH-=6CO32-+24H2O

二、以HCl等酸性物質(zhì)溶液為介質(zhì)的燃料電池

例3、CH3OH酸性燃料電池 寫(xiě)出正極反應(yīng)通式：O2+4e-+4H+=2H2O，同理只要是以酸性物質(zhì)溶液為介質(zhì)的燃料電池，充O2的這一極電極反應(yīng)式都相同。都是上述電極反應(yīng)式。再寫(xiě)負(fù)極反應(yīng)式：先寫(xiě)出通式為：CH3OH-e-+H2O=CO2+H+，再用化合價(jià)升降法配平，CH3OH中碳為-2價(jià)，CO2中碳為+4價(jià)，碳從-2價(jià)到+4價(jià)，化合價(jià)升了6，因此失了6個(gè)電子，整體上看方程式，左邊失了6個(gè)電子，右邊應(yīng)帶6個(gè)正電荷，因此在氫離子前配6，再根據(jù)質(zhì)量守恒配平水，配平后的離子方程式為：CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+

三、以熔融的碳酸鹽為介質(zhì)（允許CO32-自由通過(guò)-）的燃料電池

例4、CH4以熔融的碳酸鹽為介質(zhì)的CH4燃料電池 正極反應(yīng)通式：O2+4e-+CO2=2CO32- 同理只要是以熔融的碳酸鹽為介質(zhì)的燃料電池，充O2的這一極電極反應(yīng)式都相同。都是上述電極反應(yīng)式。再寫(xiě)負(fù)極反應(yīng)式：寫(xiě)出通式為CH4-e-+ CO32- =CO2+ H2O，再用化合價(jià)升降法配平，CH4中碳為-4價(jià)，CO2中碳為+4價(jià)，碳從-4價(jià)到+4價(jià)，化合價(jià)升了8，因此失了8個(gè)電子，從整體看方程式，左邊失去了8個(gè)電子，右邊不帶電荷，因此在CO32-前配4，再根據(jù)質(zhì)量守恒配平其它物質(zhì)，配平后的化學(xué)方程式為：CH4-8e-+4 CO32- =5CO2+2H2O

四、以熔融的氧化物為介質(zhì)（允許O2-自由通過(guò)-）的燃料電池

例4、以熔融的氧化物為介質(zhì)（允許O2-自由通過(guò)-）的CH4燃料電池 正極反應(yīng)通式：O2+4e- =2O2- 同理只要是以熔融的氧化物為介質(zhì)的燃料電池，充O2的這一極電極反應(yīng)式都相同。都是上述電極反應(yīng)式。再寫(xiě)負(fù)極反應(yīng)式：寫(xiě)出通式為CH4-e-+ O2- =CO2+ H2O，再用化合價(jià)升降法配平，CH4中碳為-4價(jià)，CO2中碳為+4價(jià)，碳從-4價(jià)到+4價(jià)，化合價(jià)升了8，因此失了8個(gè)電子，從整體看方程式，左邊失去了8個(gè)電子，右邊不帶電荷，因此在O2-前配4，再根據(jù)質(zhì)量守恒配平其它物質(zhì)，配平后的化學(xué)方程式為：CH4-8e-+4O2-=CO2+2H2O

筆者認(rèn)為用此種通式法書(shū)寫(xiě)燃料電池的電極反應(yīng)式，可避免繁瑣步驟，過(guò)程少，簡(jiǎn)潔，省時(shí)，準(zhǔn)確率高，在高考實(shí)戰(zhàn)中很強(qiáng)的實(shí)用性。

練習(xí)：各種介質(zhì)中乙烷燃料電池電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)

答案：堿性燃料電池 正極O2+4e-+2H2O=4OH-，

負(fù)極C2H6-14e-+18OH-=2CO32-+12H2O

酸性燃料電池 正極反應(yīng)式：O2+4e-+4H+=2H2O

負(fù)極 C2H6-14e-+4H2O=2CO2+14H+

以熔融的碳酸鹽為介質(zhì)（允許CO32-自由通過(guò)-）的燃料電池

正極反應(yīng)式：O2+4e-+CO2=2CO32-

負(fù)極反應(yīng)式C2H6-14e-+7 CO32- =9CO2+3H2O

以熔融的氧化物為介質(zhì)（允許O2-自由通過(guò)-）的燃料電池

正極反應(yīng)式：O2+4e- =2O2-

負(fù)極反應(yīng)式C2H6-14e-+7 O2- =2CO2+3H2O

（作者單位：甘肅省玉門(mén)市第一中學(xué)）