2025年高考化学-一轮复习收官大作考点二 燃料电池及陌生电极反应式书写（解析版）

【基础知识】原电池化学电源考点二燃料电池及陌生方程式书写【必备知识】燃料电池（电极本身不包含活性物质，只是一个催化转化元件）燃料作负极，空气或O2作正极。正极的电极反应式书写①酸性介质(如H2SO4)或传导质子（H＋）固体介质：2O2＋8e－＋8H＋=4H2O②碱性介质(如KOH)：2O2＋8e－＋4H2O=8OH－③熔融盐介质(如K2CO3)：2O2＋8e－＋4CO2=4COeq\o\al(2－,3)④传导氧离子(O2-)的固体介质：2O2＋8e－=4O2－负极的电极反应式书写H2①酸性介质(如H2SO4)或传导质子（H＋）固体介质：2H2－4e－=4H＋②碱性介质(如KOH)：2H2＋4OH－－4e－=4H2O③熔融盐介质(如K2CO3)：H2－2e－+COeq\o\al(2－,3)=CO2＋H2O④传导氧离子(O2-)的固体介质：H2－2e－+O2－=H2OCH4①酸性介质(如H2SO4)或传导质子（H＋）固体介质：CH4－8e－＋2H2O=CO2＋8H＋②碱性介质(如KOH)：CH4－8e－＋10OH－=COeq\o\al(2－,3)＋7H2O③熔融盐介质(如K2CO3)：CH4－8e－＋4COeq\o\al(2－,3)=5CO2＋2H2O④传导氧离子(O2-)的固体介质：CH4－8e－＋4O2－=CO2＋2H2O(3)CH3OH①酸性介质(如H2SO4)或传导质子（H＋）固体介质：CH3OH－6e－＋H2O=CO2＋6H＋②碱性介质(如KOH)：CH3OH－6e－＋8OH－=COeq\o\al(2－,3)＋6H2O③熔融盐介质(如K2CO3)：CH3OH－6e－＋3COeq\o\al(2－,3)=4CO2＋2H2O④传导氧离子(O2-)的固体介质：CH3OH－6e－＋3O2－=CO2＋2H2O例：写出以下电极反应式电池类型导电介质反应式乙烷(C2H6)燃料电池碱性介质(OH－)总反应2C2H6＋7O2＋8OH－=4COeq\o\al(2－,3)＋10H2O负极反应2C2H6－28e－＋36OH－=4COeq\o\al(2－,3)＋24H2O正极反应7O2＋14H2O＋28e－=28OH－丙烷(C3H8)燃料电池熔融碳酸盐(COeq\o\al(2－,3))总反应C3H8＋5O2=3CO2＋4H2O负极反应C3H8－20e－＋10COeq\o\al(2－,3)=13CO2＋4H2O正极反应5O2＋10CO2＋20e－=10COeq\o\al(2－,3)乙醇(C2H5OH)燃料电池碱性介质(OH－)总反应C2H5OH＋3O2＋4OH－=2COeq\o\al(2－,3)＋5H2O负极反应C2H5OH－12e－＋16OH－=2COeq\o\al(2－,3)＋11H2O正极反应3O2＋6H2O＋12e－=12OH－CO燃料电池固态氧化物(O2－)总反应2CO＋O2=2CO2负极反应2CO－4e－＋2O2－=2CO2正极反应O2＋4e－=2O2－肼(N2H4)燃料电池(生成氮气和水)碱性介质(OH－)总反应N2H4＋O2=N2＋2H2O负极反应N2H4－4e－＋4OH－=4H2O＋N2正极反应O2＋4e－＋2H2O=4OH－氨气燃料电池(生成无污染的气体)碱性介质(OH－)总反应4NH3＋3O2=2N2＋6H2O负极反应4NH3－12e－＋12OH－=12H2O＋2N2正极反应3O2＋12e－＋6H2O=12OH－3.电极反应式的书写方法方法一直接书写方法二间接书写第一步，写出电池总反应式。第二步，写出电极的正极反应式。第三步，负极反应式＝总反应式－正极反应式。【微点拨】①若为酸性介质，先补H+，另一边补H2O；若为碱性介质，先补OH—，另一边补H2O②有机物中化合价处理方法：“氧－2，氢＋1，最后算碳化合价”，并且要注意溶液环境与产物之间的反应，碱性环境下，C元素最终产物应为CO32－③水溶液中不能出现O2－；碱性溶液反应物、生成物中均无H+；酸性溶液反应物、生成物中均无OH－，中性溶液反应物中无H+和OH－

【基础练习】1．(1)CO为燃料，O2为氧化剂，碱性溶液作电解质溶液，电池工作时负极反应式为_____________________，正极反应式为___________________________，总反应式为____________________________________。(2)LiSOCl2电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是LiAlCl4SOCl2。电池的总反应可表示为8Li＋3SOCl2=6LiCl＋Li2SO3＋2S。负极材料为________，电极反应式为__________________，正极的电极反应式为_________________________________。【答案】(1)CO－2e－＋4OH－=COeq\o\al(2－,3)＋2H2Oeq\f(1,2)O2＋2e－＋H2O=2OH－2CO＋O2＋4OH－=2COeq\o\al(2－,3)＋2H2O(2)锂8Li－8e－=8Li＋3SOCl2＋8e－=2S＋SOeq\o\al(2－,3)＋6Cl－2.（2020江苏卷）CO2/HCOOH循环在氢能的贮存/释放、燃料电池等方面具有重要应用。研究HCOOH燃料电池性能的装置如图-2所示，两电极区间用允许K+、H+通过的半透膜隔开。①电池负极电极反应式为_________________________；放电过程中需补充的物质A为_________(填化学式)。②图-2所示的HCOOH燃料电池放电的本质是通过HCOOH与O2的反应，将化学能转化为电能，其反应的离子方程式为_______________。【答案】① H2SO4②或COS氢解反应产生的CO可合成二甲醚()，二甲醚燃料电池的工作原理如图4所示。该电池的负极反应式为___________。【答案】

高纯硫酸锰在电池材料领域有重要用途。以软锰矿(主要成分为，含有少量铁和铝的氧化物)、硫铁矿(主要成分为)、钛白废酸(主要成分为)为原料制备的工艺流程如图：在“酸浸”过程中，和颗粒组成两个原电池，如图所示：其中，原电池反应迅速，而原电池由于生成的硫覆盖在颗粒表面，溶解速率受阻变慢。①原电池中，为原电池的_______(填“正极”或“负极”)，每消耗1mol，生成_______mol。②原电池负极上的电极反应式为___________________________。【答案】正极2如图所示是一种以液态肼(N2H4)为燃料，氧气为氧化剂，某固体氧化物为电解质的新型燃料电池。该固体氧化物电解质的工作温度高达700—900℃时，O2-可在该固体氧化物电解质中自由移动，反应生成物均为无毒无害的物质。N2H4的电子式为___________，该燃料电池的负极反应式为_______________________。【答案】N2H4-4e-+2O2-=N2+2H2O

氨硼烷（NH3BH3）是储氢量最高的材料之一，氨硼烷还可作燃料电池，其工作原理如图1所示。氨硼烷电池工作时正极的电极反应式为__________________________。【答案】2H++H2O2+2e-=2H2O一种丁烷燃料电池工作原理如图所示。①A电极上发生的是________反应（填“氧化”或“还原”）。②写出B电极的电极反应式：________________________