Question

【题目】以甲烷燃料电池为例来分析在不同的环境中电极反应的书写方法：

(1)酸性条件下燃料电池的负极反应：________________________。

(2)碱性条件下燃料电池的负极反应：________________________。

(3)固体电解质(高温下能传导O2－)环境中电池的负极反应：_____________________。

(4)熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)环境中电池的负极反应：______________。

Answer 1

【答案】CH4+2H2O-8e-=CO2+8H＋ CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O CH4+4O2--8e-=CO2+2H2O CH4+4CO32--8e-=5CO2+2H2O

【解析】

(1)酸性条件下，燃料电池的总反应：CH4+2O2=CO2+2H2O，燃料电池的正极反应：O2+4H＋+4e-=2H2O，总反应式-正极反应式×2可得负极反应式：CH4+2H2O-8e-=CO2+8H＋；

(2)碱性条件下，燃料电池的总反应：CH4+2O2+2NaOH=Na2CO3+3H2O，燃料电池的正极反应：O2+2H2O+4e-= 4OH-，总反应式-正极反应式×2可得负极反应式：CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O；

(3)固体电解质(高温下能传导O2-)环境中，燃料电池的总反应：CH4+2O2=CO2+2H2O，燃料电池的正极反应：O2+4e-=2O2-，总反应式-正极反应式×2可得负极反应式：CH4+4O2--8e-=CO2+2H2O；

(4)熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)环境中，燃料电池的总反应：CH4+2O2=CO2+2H2O，燃料电池的正极反应：O2+2CO2+4e-=2CO32-，总反应式-正极反应式×2可得负极反应式：CH4+4CO32--8e-=5CO2+2H2O。