碱性电解质 ===4H2O [师生互动·解疑难]
(1)燃料电池的特点：
①连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能。 ②电极材料本身不参与氧化还原反应。
③工作时，燃料和氧化剂连续地由外部供给，在电极上不断地进行反应，生成物不断地被排除。
(2)燃料电池的优点：
①能量转化率高，燃料电池的能量转换率超过80%，远高于普通燃烧过程。 ②污染小。
(3)通可燃物的一极为电池的负极，通O2 的一极为燃料电池的正极。 (4)燃料电池的正极反应式：
①若为酸性介质：O2＋4H＋4e===2H2O；
②若为碱性(或中性)介质：2H2O＋O2＋4e===4OH。
4．氢氧燃料电池用于航天飞机，电极反应产生的水，经冷凝后可作为航天员的饮用水，其电极反应如下：
负极：2H2＋4OH－4e===4H2O； 正极：O2＋2H2O＋4e===4OH；
当得到1.8 L饮用水时，电池内转移的电子数约为( ) A．1.8 mol B．3.6 mol C．100 mol D．200 mol
－
－
－
－
－
－
＋
－
6
1.8×10 g
解析：n(H2O)＝＝100 mol，
18 g/mol由总反应方程式：2H2＋O2===2H2O， 知每生成2 mol H2O转移电子4 mol， 现得到100 mol H2O转移电子200 mol。 答案：D
3
主题1：废旧电池为什么要集中统一处理？
废旧电池中含有汞、镉、铬、铅等重金属和酸碱等有害物质，随意丢弃会造成土壤、水源的污染 甲 乙 废旧电池中的有色金属是宝贵的资源，可以回收再利用 主题2：以镍镉(Ni－Cd)可充电电池为例，探讨电池充、放电时电极发生反应的类型及放电
书写电极反应式。Cd＋2NiO(OH)＋2H2O充电Cd(OH)2＋2Ni(OH)2(电解质溶液为KOH溶液)。
放电时为原电池原理，负极发生氧化反应，电极反应式为：Cd＋2OH－2e===Cd(OH)2，正极发生还原反应，电极反应式为：2NiO(OH)＋2H2O＋2e===2Ni(OH)2＋2OH 充电时为电解池原理，阴极发生还原反应：电极反应式为：Cd(OH)2＋2e===Cd＋2OH，阳极发生氧化反应：电极反应式为：2Ni(OH)2＋2OH－2e===2NiO(OH)＋2H2O －－－－－－－－甲 乙
二次电池的工作原理
[例1] 铁镍蓄电池又称爱迪生电池，放电时的总反应为：
7
Fe＋Ni2O3＋3H2O===Fe(OH)2＋2Ni(OH)2 下列有关该电池的说法不正确的是( ) ．
A．电池的电解液为碱性溶液，正极为Ni2O3、负极为Fe B．电池放电时，负极反应为： Fe＋2OH－2e===Fe(OH)2
C．电池充电过程中，阴极附近溶液的pH降低 D．电池充电时，阳极反应为： 2Ni(OH)2＋2OH－2e===Ni2O3＋3H2O
[解析] 因为放电时的反应中有氢氧化物生成，故电解质溶液是碱性溶液，因为铁的化合价升高，镍的化合价降低，故铁是负极，氧化镍是正极，故A和B均正确；充电时的阴极反应为Fe(OH)2＋2e===Fe＋2OH，故此时阴极附近的pH增大，故C错误；根据所给的放电时的电池反应可推知D正确。
[答案] C
(1)二次电池在充电时，正、负电极上发生的反应正好与放电时发生的反应相反，因而充电时，二次电池的正极应与充电电源的正极相连接，电池的负极应与充电电源的负极相连接。
(2)充电时发生的电极反应和总反应是放电时发生的反应的逆过程。 ①放电时，电极正极—还原反应负极—氧化反应 ②充电时，电极阳极—氧化反应阴极—还原反应
你能写出镍电池 放电时的正极反应式吗？
提示：放电时，正极发生还原反应， 其电极反应式为：
8
－
－
－
－
－
－
Ni2O3＋3H2O＋2e===2Ni(OH)2＋2OH。
－－
化学电源电极反应式的书写 [例2] 科学家利用太阳能分解水生成的氢气在催化剂作用下与二氧化碳反应生成甲醇，并开发出直接以甲醇为燃料的燃料电池。(甲醇的燃烧热为726.5 kJ·mol)
在直接以甲醇为燃料的燃料电池中，电解质溶液为酸性，负极的反应式为________________________________________________________________________，
正极的反应式为______________________________。理想状态下，该燃料电池消耗1 mol甲醇所能产生的最大电能为702.1 kJ，则该燃料电池的理论效率为________(燃料电池的理论效率是指电池所产生的最大电能与燃料电池反应所能释放的全部能量之比)。
[解析] 在燃料电池中，通入氧气的一极是正极，通入甲醇的一极是负极，根据甲醇中碳元素的化合价变化可推知1 mol甲醇转移6 mol电子，故写出负极反应为CH3OH＋H2O－6e
－
－1
3＋＋－－1===CO2＋6H；正极反应为O2＋6H＋6e===3H2O。因为甲醇的燃烧热是726.5 kJ·mol，
2
故可求得该燃料电池的理论效率＝702.1 kJ÷726.5 kJ×100%＝96.6%。
[答案] CH3OH＋H2O－6e===CO2＋6H 3＋－
O2＋6H＋6e===3H2O 96.6% 2
(1)写电极反应式时，一定要注意电解质是什么，其中阴、阳离子要和电极反应式中出现的离子相对应，在碱性电解质中，电极反应式中不能出现H；在酸性电解质中，电极反应式中不能出现OH。
(2)正、负两极的电极反应式在得失电子相等时相加，即得总反应式。
某固体酸燃料电池以CsHSO4固体为电解质传递H，其基本结构如下图，电池总反应可表示为：2H2＋O2===2H2O，下列有关说法正确的是( )
＋
－
＋
－
＋
9
A．电子通过外电路从b极流向a极
B．b极上的电极反应式为：O2＋2H2O＋4e===4OH C．每转移0.1 mol电子，消耗1.12 L的H2 D．H由a极通过固体酸电解质传递到b极
解析：本题考查原电池知识，意在考查考生的分析能力。该原电池的化学原理是H2被氧化，在负极(a极)发生反应：H2－2e===2H，H由a极转移到b极，D项正确；O2发生还原反应，在正极(b极)发生反应：O2＋4H＋4e===2H2O，则电子从a极流向b极，A、B两项不正确；C项因未指明气体所处的温度和压强，不正确。
答案：D
＋
－
－
＋
＋
＋
－
－
10