例談燃料電池電極方程式書寫技巧

張昭華

電化學知識在日常生產生活中應用廣泛，其相應知識的考查在近年各省市的高考試題中得到充分體現，屬高頻考點。以新型原電池，特別是燃料電池為背景考查原電池的相關知識尤為突出，其中電極方程式書寫逢考必有。本文以一道試題為例，總結歸納電極方程式書寫的一般規律。

試題：熔融鹽燃料電池具有較高的發電效率，因而受到重視。某燃料電池以熔融的K2CO3（其中不含O2-和HCO3-）為電解質，以丁烷為燃料，以空氣為氧化劑，以具有催化作用和導電性能的稀土金屬材料為電極。試寫出其正負極電極方程式。變式一：若電解質溶液為KOH溶液，寫出其正負極電極方程式。變式二：若電解質溶液為H2SO4溶液，寫出其正負極電極方程式。此類問題的解決通常分為以下三個步驟：

第一步：寫出其總反應，標電子轉移。我們知道，原電池本質是把一個自發的氧化還原反應的氧化反應和還原反應分開在兩極進行，其電子轉移通外電路而形成電流，因此還原劑作電池的負極，正極為氧化劑。2C4H10+13O2=8CO2+10H2O。從轉移電子來看，我們不難判斷出C4H10為負極，O2為正極，這樣我們就可以寫出電極反應的大致形式了。需要注意的是，寫總反應時要考慮產物是否與電解質溶液反應，如變式一，總反應應改寫為：2C4H10+13O2+16KOH=8K2CO3+18H2O

第二步：寫兩個電極反應的大致形式。根據寫出的總反應及電子轉移，我們可以寫出電極反應的大致形式。負極：2C4H10-

52e-+…=…正極：13O2+52e-+…=…接下來就是如何確定電極產物。

第三步：根據電解質溶液確定產物，依據電荷守恒和元素守恒調平電極方程。負極產物為+4價的碳元素和+1價的氫元素，其具體形式可能為CO2、CO2-3和H2O、H+，根據電解質的酸堿性確定最終形式，如題中電解質為熔融的K2CO3，應為CO2和H2O，電解質溶液為堿性時為CO2-3和H2O，電解質溶液呈酸性時為CO2和H+。然后再根據電荷守恒、元素守恒調平電極方應式2C4H10-52e-+

26CO2-3=34CO2+10H2O，變式一為2C4H10-52e-+36OH-=8CO2-3+28H2O。

正極電極方程式書寫同樣如此，氧元素得電子后變為-2價，其形式為多種，如H2O、OH-等，具體可以參照Na2O的性質，Na2O可以與酸反應生成H2O，與堿溶液中的水反應生成NaOH，與CO2反應生成CO2-3，因此也不難寫出題中的負極反應式。為：13O2+52e-+26CO2=26CO2-3，變式一應寫成13O2+52e-+26H2O=52OH-，變式二最終寫成13O2+52e-+52H+=26H2O。

總之，如果在教學或訓練中我們掌握的寫書電極方程式的一般步驟和方法，就能很好地應對各種新型電池的電極方程式書寫。

（作者單位 湖北省監利二中）

編輯 韓 曉