有关燃料电池的解题策略及应用

　　有 关 燃 料 电 池 的 解 题 策 略 及 应 用

　　蓝田县城关中学 唐睿 2008-12-19

　　新能源的开发和利用，是解决当今社会能源紧缺的重要途径。燃料电池因其能量利用率高而颇受人们关注，使它成为近几年高考的热点问题。笔者经过对有关试题的仔细研究，就这类试题考点及解法分析归纳如下：

　　1、燃料电池考点归纳

　　电极极性的判断；电极反应式的书写和正误判断；电极周围溶液的PH变化；电子守恒的计算等等。

　　2、解此类题必备知识归纳

　　首先要认识燃料电池，明确燃料电池就是将燃料（如氢气、甲烷、乙醇等）氧化时，化学能直接转变为电能的装置。它由燃料、氧化剂、电极、电解质组成。在结构上具有正负极，且正负极被电解质分隔。所有燃料电池的基本形式为：将燃料和氧气（或空气）分别充入负极和正极，两者在电极的催化下发生化学反应，从而产生电流。

　　其次还要正确认识燃料电池的原理，燃料电池在放电时发生的总反应和燃料燃烧的总反应一样。一般是氧气做氧化剂，可燃物为还原剂。据电池的基本原理，负极发生氧化反应，正极发生还原反应，所以可燃物为负极反应物，氧气为正极反应物。

　　3、燃料电池的解题策略

　　根据原电池总反应（燃烧反应的方程式）来书写电极反应 式，失去电子的一极为负极，得到电子的一极为正极，书写时应遵循原子守恒、电子守恒及电荷守恒。还须特别注意电解质溶液参与电极反应，若电解质溶液为KOH或NaOH，则正极反应式为：O2+2H2O+4e - =4OH- ;若电解质溶液为磷酸，则 正极反应式为O2+4H++4e-=2H2O;若电解质为固体氧化物，则正极反应式为O2+4e- =2O2-。

　　各电极反应顺利写出以后，根据氧化还原反应原理，即可判断电极的极性，以及某电极是发生氧化还是还原反应。

　　4、燃料电池考点在高考中的应用

　　例1 （2008北京理综） 据报道，我国拥有完全自主产权的氢氧燃料电池车将在北京奥运会期间为运动员提供服务。某种氢氧燃料电池的电解液为KOH溶液，下列有关该电池的叙述不正确的是( )

　　A.正极反应式为：O2+2H2O+4e－=4OH－

　　B.工作一段时间后，电解液中KOH的物质的量不变

　　C.该燃料电池的总反应方程式为：2H2+O2=2H2O

　　D.用该电池电解CuCl2溶液，产生2.24 L Cl2(标准状

　　时，有0.1 mol电子转移

　　解析：碱性氢氧燃料电池总反应式是2H2+O2=2H2O，不消耗和生成KOH，O2为正极反应物，故A、B、C都正确；由CI-生成0.1molCI2转移0.2mol电子，D错误

　　点评：本题考查原电池和电解池的相关基础知识，考查分析问题的能力。

　　例2（2008宁夏理综）一种燃料电池中发生的化学反应为：在酸性溶液中甲醇与氧作用生成水和二氧化碳。电池负极发生的反应是（ ）

　　A.CH3OH(g)+O2(g)=H2O(1)+CO2(g)+2H+(aq)+2e-

　　B.O2(g)+4H+(aq)+4e-=2H2O(1)

　　C.CH3OH(g)+H2O(1)=CO2(g)+6H+(aq)+6e- D.O2(g)+2H2O(1)+4e-=4OH-

　　解析：在酸性条件下，甲醇与氧作用生成水和二氧化碳总

　　应式为: 2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O,正极反应为O2+4H++4e-=2H2O,因此负极反应为CH3OH(g)+H2O(1)=CO2(g)+6H+(aq)+6e-

　　点评:本题主要考查考生利用原电池原理书写原电池电极反应式的能力.

　　[变式]1最新研制的一种由甲醇和氧气以及强碱作电解质溶液的新型手机电池。下列有关此电池的叙述错误的是( )

　　A.正极反应为:O2+2H2O+4e-=4OH-

　　B.负极反应为:CH3OH+8OH-=CO32-+6H2O+6e-

　　C.电池在使用过程中电解质溶液PH的升高

　　D.当外电路通过0.6mol电子时,理论上消耗甲醇3.2g

　　[变式]2一种新型的燃料电池，它以多孔镍板为电极插溶液中然后分别向两极通入乙烷和氧气，有关此电池的推断正确是（ ）

　　A 负极反应为14H2O+7O2+28e-=28OH-

　　B 放电一段时间后，负极周围的PH值升高

　　C每消耗1molC2H6，则电路上转移的电子为14mol

　　D放电过程中KOH的物质的量浓度不变

　　综上所述,燃料电池题目的解答关键在于抓住“燃料燃烧反应就是燃料电池的总反应”然后利用电解质溶液的特殊性和氧化还原反应的基本原理进行分析，就可以轻松解决此类问题。当然还要整合相关知识，使得知识系统化，题型模式化，使得高三复习不再是简单肤浅地回顾，而是知识和能力的升华。