Question

高中化学燃料电池：以甲醇为原料，以熔融K2CO3为电解质，正极通入CO2和O2的混合气体的燃料电池，总反应式

是先写总反应式吗？（问的是正负极电极反应式）
还有以CH4、CH3OH为燃料电池这些总的反应式都要记吗？？

Answer 1

学会书写电极反应式的技能，是不需要每个电极反应都记忆的。
既然说了是燃料电池，就肯定利用了类似于燃烧的反应。
从题目所给的物质来看，甲醇是还原剂，在阳极发生氧化反应；氧气是氧化剂，在阴极发生还原反应。电解质用了熔融盐，其中有Na+和CO32-，这应该是熔融盐导电微粒，而且可能参加反应。
首先推测产物，由于熔融盐中有CO32-离子，所以在写电极反应式时，可能会用到CO32-，又由于在阴极还通入了CO2，这恐怕也是可能出现在电极反应式中的物质。所以推出CH3OH氧化产物为CO2，O2的还原产物为CO32-。（因为CO32-比CO2有更多氧元素）
先写成：
阳极：CH3OH - e- + CO32- — CO2 + H2O
阴极：O2 + CO2 + e- — CO32-
然后根据氧化剂、还原剂中元素化合价升降的价数，写出得失电子数：
阳极：CH3OH - 6e- + CO32- — CO2 + H2O
阴极：O2 + CO2 + 4e- — CO32-
根据质量和电量守恒，继续配平：
阳极：CH3OH - 6e- + 3CO32- = 4CO2 + 2H2O
阴极：O2 + 2CO2 + 4e- = 2CO32-
再修改为得失电子总数相等：
阳极：2CH3OH - 12e- + 6CO32- = 8CO2 + 4H2O
阴极：3O2 + 6CO2 + 12e- = 6CO32-
将两式相加，可得电池总反应：
2CH3OH + 3O2 = 2CO2 + 4H2O。

追问

前3行理解。
为什么有通入CO2就表明它可能出现在电极反应式？？
因为CO32-比CO2有更多氧元素，就可以推出正极还原产物？（确定生成物是靠推断的，而不是记忆~~？）

^^还有问一下你用这种方法推出用时多少~？（貌似要很熟练啊啊。。）

追答

你这样想：电解质电离成离子担负在电解质溶液或熔融盐中导电的作用，但是在外电路中金属导线导电靠的可是自由电子，如何才能在电极表面实现电量的传递？就像交接接力棒一样，必然会发生电解质离子得失电子或者电极材料转变为离子进入溶液的情况。
当你在写电极方程式时，出现质量不守恒的情况，需要在电极方程式中补充些什么的时候，想想电解质溶液所含的离子。
看我的id就知道了，我就是干这个的。

Answer 2

如果能直接写出正负极反应方程式的话，就不用写总式了。不过如果不太熟悉的话，可以写出总方程式（产物都是CO2和H2O），然后再写出正极反应方程式（O2得到电子，在酸性条件下生成H2O，在中性溶液和碱性条件下生成OH-），然后两式相减，就是负极反应方程式了，这个也可以用作检验负极反应方程式有没有写错

Answer 3

不要靠记忆，你在用心思考解决一个问题时反复的研究题中每一个字词句段，早就记下来了。图希快，走捷径，必欣赏不到过程的快乐，久之必厌。该题用电荷守恒、电子守恒、原子守恒原理，经合理的试探，最终写成如下：
负极是燃料氧化：CH3OH + 3CO32- - 6e- = CO2 + 2H2O
正极是助燃剂还原：O2 + 2CO2 + 4e- = 2CO32-

思想高于方法，方法高于记忆。

追问

怎样才是“合理的试探”？？
当然是理解为重，但当内容超过理解范围时是否需要必要的硬性记忆？（如我根本不知道MnO2被还原成MnOOH，这时不需要记忆么？）

追答

你不要把记忆和理解绝对地对立起来。界限划的那么清。理解、记忆都是大脑的思维活动，记忆是思维懒惰者无奈采取的思维方式，合格的高中生必须是个积极思考的人，而高考要求达到较高的综合思维能力。就看你到底是想成为信鸽的朋友还是作为一个合格的高中毕业生了。
合理的理此处指电荷守恒、电子守恒、原子守恒三个原理，要求你先熟练的掌握它，要不合什么去呀？