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燃料电池以及电极方程式书写问题

更新时间:作者:小小条

前两次课程主要针对电化学试题如何快速入门,如何应对化学能与电能考点的选择题。本次课程主要简单讲解一下高考化学中的大题有关电化学部分如何出题,如何解答。

燃料电池是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池。与直接燃烧燃料比其反应更加温和,能量转化率也更加高。近几年的高考出题更加偏重于试题与实际相结合。例如2020年江苏卷将CO2/HCOOH循环在氢能存储、释放等重要应用插入到高考考点;2017年天津卷将金属的提取分离与电化学结合。

燃料电池以及电极方程式书写问题

言归正传针对燃料电池相关问题我们如何解决,起对应的电极方程式我们又如何书写呢?燃料电池归根到底依然是电池,只不过其是一种较为特殊的电池。解决燃料电池的问题其关键依然是区分正负极问题(正负极区分在第一次课程已详细解答,不懂得同学可翻看以往课程)。燃料电池更为简单的是它的总反应方程式我们可以看成是燃料的燃烧。例如氢氧燃料电池其总反应我们可以看作:2H2+O2=2H2O,甲醇、甲烷、甲酸等燃料电池同理。并且再此过程O2作为氧化剂出现其肯定得电子作为正极,燃料作为负极。至此正、负极及总反应我们已经全部了解了,那么对应的正极反应,负极反应又该如何写呢?此时我们需要对总反应进行拆分,还是以氢氧燃料电池为例H2作负极其必然失去电子,O2作为正极其必然得到电子。故负极必然写成H2-e-的形式至于负极生成什么产物就要结合电解质溶液了。

若电解质为酸性其大量存在H+,基本无OH-。负极反应:H2-2e-=2H+。若电解质为碱性其大量存在OH-,那么负极再生成H+就不合理了,因为生成的H+一定会和OH-发生中和反应的,故负极反应:H2-2e-+2OH-=2H2O。对于正极反应而言,我们就可以直接使用总反应减去负极反应了。讲到此处关于燃料电池和电极方程式的书写就已全部讲完了,老规矩我们还是以高考真题为例讲解一下知识点如何应用。


2020年江苏真题电化学部分节选


真题解析

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