高中化学解题方法归纳
难点23
燃料电池
燃料电池两电极都不参加反应，反应的是通到电极上的燃料和氧气，电极反应式的书写有难度。
●难点磁场
请试做下列题目，然后自我界定学习本篇是否需要。
熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视，可用Li 2CO 3和Na 2CO 3的熔融盐混合物作电解质，CO 为阳极燃气，空气与CO 2的混合气为阴极助燃气，制得在650 ℃下工作的燃料电池，完成有关的电池反应式：
2-
负极反应式：2CO ＋2CO 3−−→4CO 2＋4e
－
正极反应式： 。 总电池反应式： 。 ●案例探究
[例题]某原电池中盛有KOH 浓溶液，若分别向________(填“正”或“负”，下同) 极通入可燃性气体，向________极通入O 2，则电路中就有电流通过，试完成下列问题：
命题意图：考查学生书写燃料电池电极反应的能力。 知识依托：原电池原理和氧化还原反应原理。
错解分析：忽视电解质溶液是KOH 溶液，误以为负极能放出酸性气体。
解题思路：燃料电池中，负极通入的气体具有可燃性，在反应中失去电子，被氧化到
＋
较高价态：氢元素将被氧化到最高价：＋1价，在碱性溶液中产物不是H ，而是H 2O ——H ＋－
与OH 结合的产物。
H 2S 中硫元素，含碳物质中的碳元素将被氧化到＋4价，而＋4价的硫(或＋4价的碳)
2-2-
又不能单独存在，在其常见形式SO 2和SO 3 (或CO 2和CO 3) 中，因周围环境显碱性生成2-2-酸性氧化物是不可能的，产物应为SO 3 (或CO 3) ，O 由谁来提供？显然是OH ，提供O
2－
－
＋
－
2－
后裸离的H 怎么办？与别的OH 结合生成H 2O 。若燃料中含有＋1价的氢元素，则它反应前后的价态不变(都是＋1价) ，氢元素反应前在含碳燃料中，反应后在生成物水中。负极电极反应式可根据电荷守恒而配平。
2－
燃料电池中，正极通入的O 2得电子被还原，成为O 。 2－2－O －4e ====2O 2－－
O 被H 2O 分子俘获变为OH ：
H 2O ＋O ====2OH
将正、负两极电极反应式叠加，可得电池总反应。根据电池总反应可判定电解质溶液pH 的变化。
2－－
●锦囊妙计
燃料电池的负极反应，一般较难写出，而正极反应和电池总反应却较易写出。用电池总反应减去正极反应可得负极反应，这是写负极反应式的一种巧妙方法。
●歼灭难点训练
1.(★★★) 将例题中的惰性电极改为Al 电极和Mg 电极，并停止通气体，则： (1)正极反应为： ； (2)负极反应为： ；
(3)电极总反应式为：________；电解质溶液的pH 变化为：________(填“增大”“不变”或“变小”) 。
2.(★★★★) 将例题中的“KOH(aq)”改为：稀H 2SO 4，其他同例题，试回答前(4)问。 3.(★★★★) 将Al 、Fe 两电极分别插入盛有稀HNO 3的电解质溶液中组成原电池，试回答1题中三个问题。
－1
4.(★★★★★) 将Al 、Cu 两电极分别插入盛有18.4 mol·L 的H 2SO 4(aq)中组成原电池，试回答1中三问。
附：参考答案 难点磁场
提示：原电池中，正极上富余电子，通入正极上的O 2得到电子：
－2－
O 2＋4e ====2O
2－
O 半径很小，在熔盐中不能单独存在，被CO 2分子俘获：
2-
CO 2＋O ====CO3
2－
将正、负两极上的电极反应式叠加，可得总反应方程式。
2-
答案：O 2＋2CO 2＋4e ====2CO3
－
2CO ＋O 2====2CO2 歼灭难点训练
1. 提示：碱性溶液中，Al 比Mg 活泼，负极上Al 失去电子。正极上H 2O 得电子，逸出
－
H 2，生成OH 。
－－＋－
答案：(1)6H2O ＋6e ====6OH＋3H 2↑(或6H ＋6e ====3H2↑)
(2)2Al－6e ＋8OH ====2AlO-2＋4H 2O
－
－
(3)2Al＋2OH ＋2H 2O====2AlO-2＋3H 2↑
－
变小
＋
＋
＋
2. 提示：负极上，H 2、H 2S 、CO 、CH 4失电子，分别生成H 、H 和SO 2、CO 2、H 和CO 2，
2－2－＋
产物中O 原子由H 2O 提供。正极上，O 2得电子变为O ，O 与H 结合生成H 2O 。
如果有水生成，溶液的浓度和pH 都会发生变化。
＋
3＋
-
3. 提示：活泼金属Al 失电子变成Al ，电子由负极流向正极，正极上NO 3 (而非H ) -得电子变成NO 逸出，同时有H 参加反应，与NO 3的另外2个－2价的O 原子结合成H 2O 分
＋
子。
-
答案：(1)4H＋NO 3＋3e ====2H2O ＋NO ↑
＋
－
(2)Al－3e ====Al
-
(3)Al＋4H ＋2NO 3====Al＋2H 2O ＋NO ↑ 变大
＋
3＋
－3＋
4. 解析：活泼金属Al 在浓硫酸中钝化，Cu 作负极失去电子成为Cu ，电子流向正极，
正极上溶液中的H 2SO 4分子得到电子变为H 2O 和SO 2。由于纯硫酸的电离度大于纯水的电离
＋－
度。而在水参加的电极反应式中，H 2O 分子可拆为H 和OH ，所以浓硫酸参加的电极反应式中，H 2SO 4分子可拆成H 和SO 4；而依照离子方程式的写法，可知在电池反应中H 2SO 4分子不能拆分为离子。
＋
因为电池反应中，H 2SO 4被消耗，且有H 2O 生成，所以H 2SO 4逐渐变稀，c (H) 逐渐变大，pH 逐渐变小，直至浓H 2SO 4变成稀H 2SO 4，Cu 与稀H 2SO 4不再发生反应。但这时Al 与稀H 2SO 4
3＋＋＋
发生反应，负极上Al 失电子变为Al ，正极上H 得电子变为H 2。稀H 2SO 4被消耗，c (H) 变小，pH 变大。
答案：(1)开始：4H ＋SO 4＋2e ====2H2O ＋SO 2↑，后来：2H ＋2e ====H2↑
(2)开始：Cu －2e ====Cu，后来：Al －3e ====Al
(3)开始：Cu ＋2H 2SO 4(浓)====CuSO4＋2H 2O ＋SO 2↑，后来：2Al ＋3H 2SO 4(稀)====
－
2＋
－
3＋
＋＋
2＋
2-
2-
－＋－
Al 2(SO4) 3＋3H 2↑
先变小后变大
高中化学解题方法归纳
难点23
燃料电池
燃料电池两电极都不参加反应，反应的是通到电极上的燃料和氧气，电极反应式的书写有难度。
●难点磁场
请试做下列题目，然后自我界定学习本篇是否需要。
熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视，可用Li 2CO 3和Na 2CO 3的熔融盐混合物作电解质，CO 为阳极燃气，空气与CO 2的混合气为阴极助燃气，制得在650 ℃下工作的燃料电池，完成有关的电池反应式：
2-
负极反应式：2CO ＋2CO 3−−→4CO 2＋4e
－
正极反应式： 。 总电池反应式： 。 ●案例探究
[例题]某原电池中盛有KOH 浓溶液，若分别向________(填“正”或“负”，下同) 极通入可燃性气体，向________极通入O 2，则电路中就有电流通过，试完成下列问题：
命题意图：考查学生书写燃料电池电极反应的能力。 知识依托：原电池原理和氧化还原反应原理。
错解分析：忽视电解质溶液是KOH 溶液，误以为负极能放出酸性气体。
解题思路：燃料电池中，负极通入的气体具有可燃性，在反应中失去电子，被氧化到
＋
较高价态：氢元素将被氧化到最高价：＋1价，在碱性溶液中产物不是H ，而是H 2O ——H ＋－
与OH 结合的产物。
H 2S 中硫元素，含碳物质中的碳元素将被氧化到＋4价，而＋4价的硫(或＋4价的碳)
2-2-
又不能单独存在，在其常见形式SO 2和SO 3 (或CO 2和CO 3) 中，因周围环境显碱性生成2-2-酸性氧化物是不可能的，产物应为SO 3 (或CO 3) ，O 由谁来提供？显然是OH ，提供O
2－
－
＋
－
2－
后裸离的H 怎么办？与别的OH 结合生成H 2O 。若燃料中含有＋1价的氢元素，则它反应前后的价态不变(都是＋1价) ，氢元素反应前在含碳燃料中，反应后在生成物水中。负极电极反应式可根据电荷守恒而配平。
2－
燃料电池中，正极通入的O 2得电子被还原，成为O 。 2－2－O －4e ====2O 2－－
O 被H 2O 分子俘获变为OH ：
H 2O ＋O ====2OH
将正、负两极电极反应式叠加，可得电池总反应。根据电池总反应可判定电解质溶液pH 的变化。
2－－
●锦囊妙计
燃料电池的负极反应，一般较难写出，而正极反应和电池总反应却较易写出。用电池总反应减去正极反应可得负极反应，这是写负极反应式的一种巧妙方法。
●歼灭难点训练
1.(★★★) 将例题中的惰性电极改为Al 电极和Mg 电极，并停止通气体，则： (1)正极反应为： ； (2)负极反应为： ；
(3)电极总反应式为：________；电解质溶液的pH 变化为：________(填“增大”“不变”或“变小”) 。
2.(★★★★) 将例题中的“KOH(aq)”改为：稀H 2SO 4，其他同例题，试回答前(4)问。 3.(★★★★) 将Al 、Fe 两电极分别插入盛有稀HNO 3的电解质溶液中组成原电池，试回答1题中三个问题。
－1
4.(★★★★★) 将Al 、Cu 两电极分别插入盛有18.4 mol·L 的H 2SO 4(aq)中组成原电池，试回答1中三问。
附：参考答案 难点磁场
提示：原电池中，正极上富余电子，通入正极上的O 2得到电子：
－2－
O 2＋4e ====2O
2－
O 半径很小，在熔盐中不能单独存在，被CO 2分子俘获：
2-
CO 2＋O ====CO3
2－
将正、负两极上的电极反应式叠加，可得总反应方程式。
2-
答案：O 2＋2CO 2＋4e ====2CO3
－
2CO ＋O 2====2CO2 歼灭难点训练
1. 提示：碱性溶液中，Al 比Mg 活泼，负极上Al 失去电子。正极上H 2O 得电子，逸出
－
H 2，生成OH 。
－－＋－
答案：(1)6H2O ＋6e ====6OH＋3H 2↑(或6H ＋6e ====3H2↑)
(2)2Al－6e ＋8OH ====2AlO-2＋4H 2O
－
－
(3)2Al＋2OH ＋2H 2O====2AlO-2＋3H 2↑
－
变小
＋
＋
＋
2. 提示：负极上，H 2、H 2S 、CO 、CH 4失电子，分别生成H 、H 和SO 2、CO 2、H 和CO 2，
2－2－＋
产物中O 原子由H 2O 提供。正极上，O 2得电子变为O ，O 与H 结合生成H 2O 。
如果有水生成，溶液的浓度和pH 都会发生变化。
＋
3＋
-
3. 提示：活泼金属Al 失电子变成Al ，电子由负极流向正极，正极上NO 3 (而非H ) -得电子变成NO 逸出，同时有H 参加反应，与NO 3的另外2个－2价的O 原子结合成H 2O 分
＋
子。
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答案：(1)4H＋NO 3＋3e ====2H2O ＋NO ↑
＋
－
(2)Al－3e ====Al
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(3)Al＋4H ＋2NO 3====Al＋2H 2O ＋NO ↑ 变大
＋
3＋
－3＋
4. 解析：活泼金属Al 在浓硫酸中钝化，Cu 作负极失去电子成为Cu ，电子流向正极，
正极上溶液中的H 2SO 4分子得到电子变为H 2O 和SO 2。由于纯硫酸的电离度大于纯水的电离
＋－
度。而在水参加的电极反应式中，H 2O 分子可拆为H 和OH ，所以浓硫酸参加的电极反应式中，H 2SO 4分子可拆成H 和SO 4；而依照离子方程式的写法，可知在电池反应中H 2SO 4分子不能拆分为离子。
＋
因为电池反应中，H 2SO 4被消耗，且有H 2O 生成，所以H 2SO 4逐渐变稀，c (H) 逐渐变大，pH 逐渐变小，直至浓H 2SO 4变成稀H 2SO 4，Cu 与稀H 2SO 4不再发生反应。但这时Al 与稀H 2SO 4
3＋＋＋
发生反应，负极上Al 失电子变为Al ，正极上H 得电子变为H 2。稀H 2SO 4被消耗，c (H) 变小，pH 变大。
答案：(1)开始：4H ＋SO 4＋2e ====2H2O ＋SO 2↑，后来：2H ＋2e ====H2↑
(2)开始：Cu －2e ====Cu，后来：Al －3e ====Al
(3)开始：Cu ＋2H 2SO 4(浓)====CuSO4＋2H 2O ＋SO 2↑，后来：2Al ＋3H 2SO 4(稀)====
－
2＋
－
3＋
＋＋
2＋
2-
2-
－＋－
Al 2(SO4) 3＋3H 2↑
先变小后变大