1、 【要点解读】一、概念燃料电池：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。燃料电池的优点：能量转换率高、废弃物少、运行噪音低。电极反应：一般燃料电池发生的电化学反应的最终产物与燃烧产物相同，可根据燃烧反应写出总的电池反应，但不注明反应的条件。负极发生氧化反应，正极发生还原反应，不过要注意一般电解质溶液要参与电极反应。二、几种常见的“燃料电池”的电极反应式的书写 A、氢氧燃料电池氢氧燃料电池一般是以惰性金属铂（Pt）或石墨做电极材料，负极通入H2，正极通入 O2，总反应为：2H2 + O2 = 2H2O电极反应特别要注意电解质，有下列三种情况：1电解质是KOH溶液（碱性电解质）
2、负极发生的反应为：H2 + 2e- = 2H+ ,2H+ + 2OH- = 2H2O,所以： 负极的电极反应式为：H2 2e- + 2OH- = 2H2O；正极是O2得到电子，即：O2 + 4e- = 2O2- ，O2- 在碱性条件下不能单独存在，只能结合H2O生成OH-即：2O2- + 2H2O = 4OH- ，因此，正极的电极反应式为：O2 + 2H2O + 4e- = 4OH- 。 2电解质是H2SO4溶液（酸性电解质）负极的电极反应式为：H2 +2e- = 2H+ 正极是O2得到电子，即：O2 + 4e- = 2O2- ，O2- 在酸性条件下不能单独存在，只能结合H+生成H2O即：O2
3、- + 2H+ = H2O，因此正极的电极反应式为：O2 + 4H+ + 4e- = 2H2O(O2 + 4e- = 2O2- ，2O2- + 4H+ = 2H2O) 3电解质是NaCl溶液（中性电解质）负极的电极反应式为：H2 +2e- = 2H+正极的电极反应式为：O2 + H2O + 4e- = 4OH- 说明：1.碱性溶液反应物、生成物中均无H+ 2.酸性溶液反应物、生成物中均无OH- 3.中性溶液反应物中无H+ 和OH- 4.水溶液中不能出现O2-B、甲醇燃料电池甲醇燃料电池以铂为两极,用碱或酸作为电解质：1碱性电解质（KOH溶液为例）总反应式：2CH4O + 3O2 +4KOH=
4、2K2CO3 + 6H2O正极的电极反应式为：3O2 + 12e- + 6H2O=12OH- 负极的电极反应式为：CH4O 6e- + 8OH- = CO32-+ 6H2O 2酸性电解质（H2SO4溶液为例）总反应: 2CH4O + 3O2 = 2CO2 + 4H2O正极的电极反应式为：3O2+12e-+12H+ = 6H2O 负极的电极反应式为：2CH4O 12e-+2H2O = 12H+ 2CO2说明：乙醇燃料电池与甲醇燃料电池原理基本相同C、甲烷燃料电池甲烷燃料电池以多孔镍板为两极,电解质溶液为KOH，生成的CO2还要与KOH反应生成K2CO3，所以总反应为：CH4 + 2KOH+ 2O
5、2 = K2CO3 + 3H2O。 负极发生的反应：CH4 8e- + 8OH- =CO2 + 6H2O CO2 + 2OH- = CO32- + H2O，所以：负极的电极反应式为：CH4 + 10 OH- + 8e- = CO32- + 7H2O 正极发生的反应有：O2 + 4e- = 2O2- 和O2- + H2O = 2OH- 所以：正极的电极反应式为：O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-说明：掌握了甲烷燃料电池的电极反应式，就掌握了其它气态烃燃料电池的电极反应式D、 铝空气海水电池我国首创以铝空气海水电池作为能源的新型海水标志灯，以海水为电解质，靠空气中的氧气使铝不断被氧化而产
6、生电流。只要把灯放入海水中数分钟，就会发出耀眼的白光。电源负极材料为：铝；电源正极材料为：石墨、铂网等能导电的惰性材料。负极的电极反应式为：4Al12e=4Al3+；正极的电极反应式为：3O2+6H2O+12e=12OH；总反应式为：4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3说明:铝板要及时更换,铂做成网状是为了增大与氧气的接触面积。【重难点指数】【重难点考向一】燃料电池【典型例题1】【2016年高考新课标卷】锌空气燃料电池可用作电动车动力电源，电池的电解质溶液为KOH溶液，反应为2Zn+O2+4OH+2H2O=2Zn(OH)。下列说法正确的是（ ）A充电时，电解质溶液中K+向阳极移动B充电时
7、，电解质溶液中逐渐减小C放电时，负极反应为：Zn+4OH-2e=Zn(OH)D放电时，电路中通过2mol电子，消耗氧气22.4L（标准状况）【答案】C【考点定位】考查原电池和电解池的工作原理【名师点睛】本题考查原电池的工作原理和电解池工作原理，这是两个装置的重点，也是新电池的考查点，需要熟记，同时考查对知识的灵活运用；电极反应式的书写是电化学中必考的一项内容，一般先写出还原剂（氧化剂）和氧化产物（还原产物），然后标出电子转移的数目，最后根据原子守恒和电荷守恒完成缺项部分和配平反应方程式，作为原电池，正极反应式为：O22H2O4e=4OH，负极电极反应式为：Zn4OH2e=Zn(OH)42；充电
8、是电解池，阳离子在阴极上放电，阴离子在阳极上放电，即阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动，对可充电池来说，充电时原电池的正极接电源正极，原电池的负极接电源的负极，不能接反，否则发生危险或电极互换，电极反应式是原电池电极反应式的逆过程；涉及到气体体积，首先看一下有没有标准状况，如果有，进行计算，如果没有必然是错误选项。掌握原电池和电解池反应原理是本题解答的关键。本题难度适中。【趁热打铁】1一种新型燃料电池，它是用惰性金属作电极插入KOH溶液中，然后向两极上分别通入甲烷和氧气，发生的电极反应为：X极：CH4 + 10OH-8e-= CO32-+ 7 H2O Y极：2O2 + 4 H2O + 8e-=
9、 8 OH-；关于此燃料电池的说法不正确的是（ ）AX极发生氧化反应，Y极发生还原反应B工作一段时间后，KOH的物质的量减少C该电池工作时通甲烷一极附近溶液的pH 升高D在标准状况下通入5.6 L O2完全反应，则有1 mol电子发生转移【答案】C【解析】试题分析：根据电极反应式，X极失电子发生氧化反应，Y极得电子发生还原反应，故A正确；根据总反应，CH4 +2O2 +2KOH=K2CO3+3H2O，工作一段时间后，KOH的物质的量减少，故B正确；该电池工作时通甲烷一极附近溶液的pH 降低，故C错误；在标准状况下通入5.6 L O2完全反应，转移电子=1 mol，故D正确。考点：本题考查燃料电
10、池。2一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图。下列有关该电池的说法正确的是A电极B上发生的电极反应为：O22CO24e=2CO32B电极A上H2参与的电极反应为：H22OH2e=2H2OC电池工作时，CO32向电极B移动D反应CH4H2O3H2CO,每消耗1molCH4转移12mol【答案】A考点：考查了化学电源新型电池3以N2和H2为反应物、溶有A的稀盐酸为电解质溶液，可制成能固氮的新型燃料电池，原理如右图所示。下列说法不正确的是Ab电极为负极，发生氧化反应Ba电极发生的反应为N2+8H+6e2NH4+CA溶液中所含溶质为NH4ClD当反应消耗1molN2时，则消耗的H2为67.2L【答案】D【
11、解析】试题分析：A原电池中失电子的一极为负极，则通入氢气的b极为负极，故A正确；B放电过程中，负极电极反应为：H2-2e-=2H+，正极电极反应N2+8H+6e-2NH4+，故B正确；C根据负极电极反应为：H2-2e-=2H+，正极电极反应N2+8H+6e-2NH4+，总反应式为N2+3H2+2H+=2NH4+，则H2为负极，A为NH4Cl，故C正确；D负极电极反应为：H2-2e-=2H+，正极电极反应N2+8H+6e-2NH4+，总反应式为N2+3H2+2H+=2NH4+，当反应消耗1molN2时，则消耗的H2为3mol，在标准状况下为67.2L，没有说明是标准状况，故D错误；故选D。【考点
12、定位】考查新型燃料电池【名师点晴】本题考新型燃料电池，侧重于学生的分析能力的考查，注意根据总反应式判断出正负极的反应，从化合价变化的角度分析。以N2、H2为原料，以溶有A的稀盐酸为电解质溶液构成新型燃料电池，正极发生还原反应，即氮气被还原生成NH4+，电极反应式为N2+6e-+8H+=2NH4+；负极是氢气失电子生成氢离子，电极方程式为H2-2e-=2H+，电流从正极流向负极。4一种新型燃料电池，一极通入空气，另一极通入丁烷气体；电解质是掺杂氧化钇（Y2O3）的氧化锆（ZrO2）晶体，在熔融状态下能传导O2下列对该燃料电池说法不正确的是（ ）A在熔融电解质中，O2移向负极B电池的总反应是：2C
13、4H10+13O2=8CO2+10H2OC通入空气的一极是正极，电极反应为：O2+4e=2O2D通入丁烷的一极是正极，电极反应为：C4H10+26e+13O2=4CO2+5H2O【答案】D考点：考查原电池工作原理和电极反应式的书写等知识。5美国科学家成功开发便携式固体氧化物燃料电池，它以丙烷气体为燃料，每填充一次燃料，大约可连续24小时输出50W的电力。一极通入空气，另一极通入丙烷气体，电解质是固态氧化物，在熔融状态下能传导O2，下列对该燃料电池的说法不正确的是A在熔融电解质中，O2由正极移向负极B该电池的总反应是：C3H8+5O23CO2+4H2OC通丙烷的电极为电池负极，发生的电极反应为：
14、C3H820e+10O2=3CO2+4H2OD电路中每流过10mol电子，有112L丙烷被完全氧化【答案】D【考点定位】考查燃料电池原理【名师点晴】明确正负极上发生的电极反应是解本题关键，难点是电极反应式的书写，该燃料电池中，燃料失电子发生氧化反应，所以通入燃料的电极为负极，通入氧化剂的电极为正极，电池反应式C3H8+5O23CO2+4H2O，放电时，负极电极方程式为C3H8-20e-+10O2-3CO2+4H2O，氧气在正极被还原，电极反应式为O2-4e-2O2-，熔融电解质中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。6镁次氯酸盐电池的工作原理如图,该电池反应为：Mg+ClO-+H20=Mg(0H
15、)2+Cl-。下列有关说法正确的是A.电池工作时，正极a附近的pH将不断增大B.电池工作时,C溶液中的溶质是MgCl2C.负极反应式:ClO- +2e- +H20 = Cl- +20H-D.b电极发生还原反应，每转移0.2mol电子，理论上生成0.1 mol Cl-【答案】A【解析】试题分析：A、根据电池的装置示意图，ClOCl，化合价降低，得电子，根据原电池的工作原理，a极为正极，b极为负极，正极反应式为ClOH2O2e=Cl2OH，负极反应式为Mg2OH2e=Mg(OH)2，因此电池工作时，正极a附近的pH将不断增大，A正确；B、根据A中分析可知c溶液不是MgCl2，B错误；C、根据选项A
16、的分析，负极反应式为Mg2OH2e=Mg(OH)2，C错误；D、根据上述分析，b极失去电子，化合价升高，发生氧化反应，D错误。答案选A。【考点定位】考查原电池的工作原理等知识。【名师点晴】掌握原电池的工作原理是解答的关键，原电池中较活泼的金属是负极，失去电子，发生氧化反应。电子经导线传递到正极，所以溶液中的阳离子向正极移动，正极得到电子，发生还原反应。7据报道，以硼氢化合物NaBH4（B元素的化合价为+3价）和H2O2作原料的燃料电池，负极材料采用Pt/C，正极材料采用MnO2，可用作空军通信卫星电源，工作原理如图所示下列说法错误的是A电池放电时Na+从a极区移向b极区B电极b采用MnO2，M
17、nO2既作电极材料又有催化作用C每消耗3molH2O2，转移的电子为3molD该电池的a极反应为：BH4-+8OH-8e-BO2-+6H2O【答案】C【解析】试题分析：A原电池工作时，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，则Na+从a极区移向b极区，故A 正确；B电极b采用MnO2，为正极，H2O2发生还原反应，得到电子被还原生成OH-，MnO2既作电极材料又有催化作用，故B正确；C正极电极反应式为H2O2+2e-=2OH-，每消耗3molH2O2，转移的电子为6mol，故C错误；D负极发生氧化反应生成BO2-，电极反应式为BH4-+8OH-8e-=BO2-+6H2O，故D正确；故选C。【考点定
18、位】考查原电池工作原理【名师点晴】本题考查原电池工作原理，涉及电极判断与电极反应式书写等问题，做题时注意从氧化还原的角度判断原电池的正负极以及电极方程式的书写，本题中难点和易错点为电极方程式的书写，注意化合价的变化。根据图片知，双氧水得电子发生还原反应，则b电极为正极，a电极为负极，负极上BH4-得电子和氢氧根离子反应生成BO2-。8液体燃料电池相比于气体燃料电池具有体积小等优点。一种以液态肼(N2H4)为燃料的电池装置如图所示。下列有关叙述正确的是( )A该燃料电池放电时，正极发生氧化反应，pH变大Ba极的反应式：N2H44OH4eN24H2OC放电时，电流从a极经过负载流向b极D其中的离子交换膜需选用阳离子交换膜【答案】B考点：考查原电池的工作原理、电极反应式的书写等知识。
