以C₃H₈燃料电池中电极方程式的书写为例

1、当电解质溶液为Na₂CO₃溶液时

分析：C₃H₈反应生成的CO₂会和Na₂CO₃反应生成NaHCO₃。

此过程经历了C₃H₈＋5O₂=3CO₂＋4H₂O和CO₂＋H₂O＋CO₃^2－=2HCO₃^－两个过程，合起来得到此反应的离子方程式为：C₃H₈＋5O₂＋3CO₃^2－=6HCO₃^－＋H₂O。

(1)负极的电极反应分析

①C₃H₈失去电子后立刻与CO₃^2－反应生成HCO₃^－。

C₃H₈－e^-＋CO₃^2－=HCO₃^－

②CO₃^2－生成HCO₃^－并不能对C₃H₈生成HCO₃^－提供氧，所以提供氧的是H₂O，H₂O参与反应。

C₃H₈－e^-＋H₂O＋CO₃^2－=HCO₃^－

③C₃H₈生成3个HCO₃^－，需要9个H₂O

C₃H₈－e^-＋9H₂O＋CO₃^2－=HCO₃^－

④C₃H₈和9个H₂O释放出26个H^＋，能生成26个HCO₃^－。

C₃H₈－e^-＋9H₂O＋CO₃^2－=26HCO₃^－

⑤26个HCO₃^－中，有3个是C₃H₈生成，另外23个是CO₃^2－生成。

C₃H₈－e^-＋9H₂O＋23CO₃^2－=26HCO₃^－

⑥最后根据电荷守恒，判断失去的电子数为20个。

C₃H₈－20 e^-＋9H₂O＋23CO₃^2－=26HCO₃^－

(2)正极的电极反应分析

①O₂得到电子后，在显碱性的溶液中与H₂O作用生成OH^－，

5O₂＋20e^-＋10H₂O =20OH^－

②OH^－与CO₃^2－、H₂O、Na^＋都不反应。

注意：两个电极上分别生成的物质，如果有相互反应的可能，开始是不会参与电极反应的。只有溶液中存在的物质，才有可能参与电极反应。

【总结】C₃H₈燃料电池当电解质溶液为N_A2CO₃溶液时，两极的电极反应分别为

负极：C₃H₈－20 e^-＋9H₂O＋23CO₃^2－=26HCO₃^－

正极：5O₂＋20e^-＋10H₂O =20OH^－

而总反应为：C₃H₈＋5O₂＋3CO₃^2－=6HCO₃^－＋H₂O。

两个电极的电极反应加和不等于总反应。这是因为，两个电极分别产生的HCO₃^－和OH^－，在溶液中会重新生成CO₃^2－和H₂O。

2、当电解质溶液为NaHCO₃溶液时

分析：C₃H₈反应生成的CO₂不和NaHCO₃反应，此反应的化学方程式为：C₃H₈＋5O₂=3CO₂＋4H₂O。

(1)负极的电极反应分析

①C₃H₈失去电子后生成CO₂。

C₃H₈－20e^-＋6H₂O=3CO₂＋20H^＋

②生成的20个H^＋会与20个HCO₃^－反应生成20个CO₂和20个H₂O。

C₃H₈－20e^-＋6H₂O＋20HCO₃^－=3CO₂＋20CO₂＋20H₂O

整理得C₃H₈－20e^-＋6H₂O＋20HCO₃^－=23CO₂＋14H₂O

(2)正极的电极反应分析

①O₂得到电子后，在微碱性的溶液中与H₂O作用生成OH^－，

5O₂＋20e^-＋10H₂O =20OH^－

②生成的20个OH^－与20个HCO₃^－反应。

5O₂＋20e^-＋10H₂O＋20HCO₃^－=20CO₃^2－＋20H₂O

整理得5O₂＋20e^-＋20HCO₃^－=20CO₃^2－＋10H₂O

【总结】C₃H₈燃料电池当电解质溶液为NaHCO₃溶液时，两极的电极反应分别为

负极：C₃H₈－20e^-＋6H₂O＋20HCO₃^－=23CO₂＋14H₂O

正极：5O₂＋20e^-＋20HCO₃^－=20CO₃^2－＋10H₂O

而总反应为：C₃H₈＋5O₂=3CO₂＋4H₂O。

两个电极的电极反应加和不等于总反应。这是因为，两个电极分别产生的CO₂和CO₃^2－，在溶液中会重新生成HCO₃^－。