Question

13．以甲烷燃料电池为例，分析在不同的环境下电极反应式的书写方法：
（1）酸性条件：燃料电池总反应式：CH₄+2O₂═CO₂+2H₂O燃料电池正极反应式：O₂+4H⁺+4e^-═2H₂O则负极反应式为：CH₄-8e^-+2H₂O═CO₂+8H⁺．
（2）碱性条件：燃料电池总反应式：CH₄+2O₂+2NaOH═Na₂CO₃+3H₂O燃料电池正极反应式：O₂+2H₂O+4e^-═4OH^-则负极反应式为：CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O．
（3）固体电解质（高温下能传导O^2-）：燃料电池总反应式：CH₄+2O₂═CO₂+2H₂O燃料电池正极反应式：O₂+4e^-═2O^2-则负极反应式：CH₄+4O^2--8e^-═CO₂+2H₂O．
（4）熔融碳酸盐（如：熔融K₂CO₃）环境下：电池总反应式：CH₄+2O₂═CO₂+2H₂O正极电极反应式：O₂+2CO₂+4e^-═2CO₃^2-则负极电极反应式：CH₄+4CO₃^2--8e^-=5CO₂+2H₂O．

Answer 1

分析 根据总反应减去正极反应得到负极电极反应式：
（1）总反应式-正极反应式×2可得负极反应式；
（2）把总反应式改成离子方程式，再用总反应式-正极反应式×2可得负极反应式；
（3）总反应式-正极反应式×2可得负极反应式；
（4）总反应式-正极反应式×2可得负极反应式．

解答 解：（1）酸性条件，燃料电池总反应式：CH₄+2O₂═CO₂+2H₂O，正极电极反应式为2O₂+8e^-+8H⁺═8H₂O，总反应减去正极反应得到负极电极反应式为：CH₄-8e^-+2H₂O═CO₂+8H⁺；
故答案为：CH₄-8e^-+2H₂O═CO₂+8H⁺；
（2）碱性条件下，燃料电池总反应式：CH₄+2O₂+2NaOH═Na₂CO₃+3H₂O，离子方程式为：CH₄+2O₂+2OH^-═CO₃^2-+3H₂O，正极电极反应式为：2O₂+4H₂O+8e^-=8OH^-，总反应减去正极反应得到负极电极反应式为：CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O，
故答案为：CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O；
（3）固体电解质中，燃料电池总反应式：CH₄+2O₂═CO₂+2H₂O，正极电极反应式为：2O₂+8e^-=4O^2-，总反应减去正极反应得到负极电极反应式为：CH₄+4O^2--8e^-═CO₂+2H₂O；
故答案为：CH₄+4O^2--8e^-═CO₂+2H₂O；
（4）熔融碳酸盐（如：熔融K₂CO₃）环境下，电池总反应式：CH₄+2O₂═CO₂+2H₂O，正极反应式为2O₂+4CO₂+8e^-═4CO₃^2-，总反应减去正极反应得到负极电极反应式为：CH₄+4CO₃^2--8e^-=5CO₂+2H₂O，
故答案为：CH₄+4CO₃^2--8e^-=5CO₂+2H₂O．

点评 本题考查原电池工作原理，侧重考查电极反应式书写，此题只需用总反应减去正极反应即可得到负极电极反应式，题目比较简单．