电极方程式书写过程归纳:
列物质,标得失(列出电极上的物质变化,根据价态变化标明电子得失)。
选离子,配电荷(根据介质选择合适的离子,配平电荷,使符合电荷守)。
巧用水,配个数(通常介质为水溶液,可选用水配平质量守恒)
01
一次电池
1、伏打电池:(负极—Zn、正极—Cu、电解液—H2SO4)
负极:Zn–2e-=Zn2+(氧化反应)
正极:2H++2e-=H2↑ (还原反应)
离子方程式Zn + 2H+ =H2↑+ Zn2+
2、铁碳电池:(负极—Fe、正极—C、电解液H2CO3 弱酸性)
负极:Fe–2e-=Fe2+(氧化反应)
正极:2H++2e-=H2↑ (还原反应)
离子方程式Fe+2H+=H2↑+Fe2+(析氢腐蚀)
3、铁碳电池:(负极—Fe、正极—C、电解液 中性或碱性)
负极:2Fe–4e-=2Fe2+(氧化反应)
正极:O2+2H2O+4e-=4OH-(还原反应)
化学方程式2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2(吸氧腐蚀)
4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3
2Fe(OH)3=Fe2O3 +3H2O (铁锈的生成过程)
4.铝镍电池:(负极—Al、正极—Ni 电解液 NaCl溶液、O2)
负极:4Al–12e-=4Al3+(氧化反应)
正极:3O2+6H2O+12e-=12OH-(还原反应)
化学方程式:4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3 (海洋灯标电池)
5、普通锌锰干电池:(负极—Zn、正极—C 、电解液NH4Cl、MnO2的糊状物)
负极:Zn–2e-=Zn2+(氧化反应)
正极:2MnO2+2H++2e-=Mn2O3+H2O (还原反应)
化学方程式:Zn+2NH4Cl+2MnO2=ZnCl2+Mn2O3+2NH3↑
6、碱性锌锰干电池:(负极—Zn、正极—C、电解液KOH、MnO2的糊状物)
负极:Zn + 2OH–2e-=Zn(OH)2(氧化反应)
正极:2MnO2 + 2H2O + 2e-=2MnOOH +2OH-(还原反应)
化学方程式:Zn +2MnO2 +2H2O =Zn(OH)2+ MnOOH
7、银锌电池:(负极—Zn、正极—Ag2O、电解液NaOH )
负极:Zn+2OH––2e-=Zn(OH)2(氧化反应)
正极:Ag2O + H2O + 2e-=2Ag + 2OH-(还原反应)
化学方程式:Zn + Ag2O + H2O =Zn(OH)2+ 2Ag
8、铝–空气–海水(负极--铝、正极--石墨、铂网等能导电的惰性材料、电解液--海水)
负极:4Al–12e-=4Al3+ (氧化反应)
正极:3O2+6H2O+12e-=12OH-(还原反应)
总反应式为:4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3(铂网增大与氧气的接触面)
9、镁---铝电池(负极—Al、正极—Mg 电解液KOH)
负极(Al):2Al + 8OH–- 6e- = 2AlO2–+4H2O (氧化反应)
正极(Mg): 6H2O + 6e- = 3H2↑+6OH– (还原反应)
化学方程式:2Al + 2OH–+ 2H2O = 2AlO2–+ 3H2
10、锂电池一型:(负极—金属锂、正极—石墨、电解液LiAlCl4-SOCl2)
负极:8Li -8e-=8Li+ (氧化反应)
正极:3SOCl2+8e-=SO32-+2S+6Cl-(还原反应)
化学方程式:8Li+ 3SOCl2 =Li2SO3 +6LiCl + 2S,
02
二次电池
(又叫蓄电池或充电电池)
1、铅蓄电池:(负极—Pb 正极—PbO2 电解液— 浓硫酸)
放电时
负极:Pb-2e-+SO42-=PbSO4(氧化反应)
正极:PbO2+2e-+4H++SO42-=PbSO4+2H2O (还原反应)
充电时
阴极:PbSO4+2H++2e-=Pb+H2SO4(还原反应)
阳极:PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+H2SO4+2H+(氧化反应)
总化学方程式Pb+PbO2+ 2H2SO42PbSO4+2H2O
2、铁--镍电池:(负极—Fe 、正极—NiO 2、电解质溶液为KOH溶液)
放电时
负极:Fe-2e-+ 2OH–=Fe (OH)2 (氧化反应)
正极:NiO2 + 2H2O + 2e-=Ni(OH)2 + 2OH– (还原反应)
充电时
阴极:Fe (OH)2 + 2e-=Fe + 2OH– (还原反应)
阳极:Ni(OH)2-2e-+ 2OH–=NiO 2+ 2H2O (氧化反应)
总化学方程式Fe + NiO 2+ 2H2OFe (OH)2+ Ni(OH)2
3、LiFePO4电池(正极—LiFePO4,负极—石墨,含Li+导电固体为电解质)
放电时
负极:Li - e-=Li+(氧化反应)
正极:FePO4+ Li++ e-=LiFePO4(还原反应)
充电时:
阴极:Li++ e-=Li(还原反应)
阳极:LiFePO4-e-=FePO4+ Li+(氧化反应)
总化学方程式FePO4 + Li LiFePO4
4、镍--镉电池(负极—Cd、正极—NiOOH、电解质溶液为KOH溶液)
放电时
负极:Cd-2e-+ 2OH–=Cd(OH)2 (氧化反应)
正极:2NiOOH + 2e-+ 2H2O =2Ni(OH)2+ 2OH– (还原反应)
充电时
阴极:Cd(OH)2 + 2e-=Cd + 2OH-(还原反应)
阳极:2 Ni(OH)2-2e-+ 2OH–=2NiOOH + 2H2O (氧化反应)
总化学方程式Cd + 2NiOOH + 2H2OCd(OH)2+ 2Ni(OH)2
5、氢--镍电池:(负极-LaNi5储氢合金、正极—NiOOH、电解质KOH+LiOH)
放电时
负极:LaNi5H6-6e-+ 6OH–=LaNi5+ 6H2O (氧化反应)
正极:6NiOOH +6e-+ 6H2O =6Ni(OH)2 + 6OH– (还原反应)
充电时
阴极:LaNi5+6e-+ 6H2O=LaNi5H6+ 6OH– (还原反应)
阳极:6Ni(OH)2 -6e-+ 6OH–=6NiOOH + 6H2O (氧化反应)
总化学方程式LaNi5H6+ 6NiOOH LaNi5+ 6Ni(OH)2
6、高铁电池:(负极—Zn、正极---石墨、电解质为浸湿固态碱性物质)
放电时
负极:3Zn -6e-+ 6 OH–=3 Zn(OH)2 (氧化反应)
正极:2FeO42— +6e-+ 8H2O =2Fe (OH)3 + 10OH– (还原反应)
充电时
阴极:3Zn(OH)2+6e-=3Zn + 6 OH–(还原反应)
阳极:2Fe(OH)3-6e-+ 10OH–=2FeO42—+ 8H2O (氧化反应)
总化学方程式3Zn + 2K2FeO4+ 8H2O3Zn(OH)2+ 2Fe(OH)3+ 4KOH
7、锂电池二型(负极LiC6、正极含锂的二氧化钴LiCoO2、充电时LiCoO2中Li被氧化,Li+还原以Li原子形式嵌入电池负极材料碳C6中,以LiC6表示)
放电时
负极: LiC6 – xe- =Li(1-x)C6 + x Li+ (氧化反应)
正极:Li(1-x)CoO2 + xe- + x Li+ =LiCoO2(还原反应)
充电时
阴极:Li(1-x)C6 + x Li+ + xe- =LiC6(还原反应)
阳极:LiCoO2 – xe-=Li(1-x)CoO2 + x Li+(氧化反应)
总反应方程式Li(1-x)CoO2 + LiC6 LiCoO2 + Li(1-x)C6
03
燃料电池
根据题意叙述书写常见于燃料电池,由于燃料电池的优点较多,成为了近年高考的方向。燃料电池是原电池中一种比较特殊的电池,它与原电池形成条件有一点相悖,就是不一定两极是两根活动性不同的电极,也可以用相同的两根电极。解决此类问题必须抓住一点:燃料电池反应实际上等同于燃料的燃烧反应,但要特别注意介质对产物的影响。
一、氢氧燃料电池
氢氧燃料电池一般是以惰性金属铂(Pt)或石墨做电极材料,负极通入H2,正极通入O2,总反应为:2H2+ O2=2H2O 电极反应特别要注意电解质,有下列三种情况:
1、电解质是KOH溶液(碱性电解质)
负极:H2– 2e-+ 2OH-=2H2O (氧化反应)
正极:O2+ H2O + 4e-=OH-(还原反应)
总反应方程式2H2+ O2=2H2O
2、电解质是H2SO4溶液(酸性电解质)
负极:H2–2e-=2H+(氧化反应)
正极:O2+ 4H++ 4e-=2H2O (还原反应)
总反应方程式2H2+ O2=2H2O
3、电解质是NaCl溶液(中性电解质)
负极:H2– 2e-=2H+(氧化反应)
正极:O2+ H2O + 4e-=4OH-
总反应方程式2H2+ O2=2H2O
说明:
1、碱性溶液反应物、生成物中均无H+
2、水溶液中不能出现O2-
3、中性溶液反应物中无H+ 和OH-
4、酸性溶液反应物、生成物中均无OH-
二、甲醇燃料电池
1.碱性电解质(铂为两极、电解液KOH溶液)
正极:3O2 + 12e-+ 6H2O=12OH- (还原反应)
负极:2CH3OH – 12e- + 16OH—=2CO32-+12H2O (氧化反应)
总反应方程式2CH3OH + 3O2 + 4KOH=2K2CO3 + 6H2O
2. 酸性电解质(铂为两极、电解液H2SO4溶液)
正极:3O2 + 12e- + 12H+ =6H2O (还原反应)(注:乙醇燃料电池与甲醇
负极:2CH3OH –12e- +2H2O=12H++2CO2 (氧化反应)燃料电池原理基本相)
总反应式2CH3OH + 3O2 =2CO2 + 4H2O (氧化反应)
三、CO燃料电池 (总反应方程式均为:2CO + O2 =2CO2)
1、熔融盐(铂为两极、Li2CO3和Na2CO3的熔融盐作电解质,CO为负极燃气,空气与CO2的混合气为正极助燃气)
正极:O2 +4e- +2CO2 =2CO32--(还原反应)
负极:2CO+2CO32-– 4e- =4CO2 (氧化反应)
2、酸性电解质(铂为两极、电解液H2SO4溶液)
正极:O2 + 4e- + 4H+ =2H2O (还原反应)
负极:2CO – 4e-+ 2H2O =2CO2+4H+ (氧化反应)
四、肼燃料电池(铂为两极、电解液KOH溶液)
正极:O2+ 2H2O + 4e- =4OH—(还原反应)
负极:N2H4+ 4OH—- 4e-=N2+ 4H2O (氧化反应)
总反应方程式N2H4+ O2=N2+ 2H2O
五、甲烷燃料电池
1.碱性电解质(铂为两极、电解液KOH溶液)
正极:2O2+ 2H2O + 8e- =8 OH-(还原反应)
负极:CH4+ 10OH-- 8e-=CO32-+ 7H2O (氧化反应)
反应方程式CH4+ 2KOH+ 2O2=K2CO3+ 3H2O
2、酸性电解质(铂为两极、电解液H2SO4溶液)
正极:2O2+ 8e- + 8H+ =4H2O (还原反应)
负极:CH4-8e-+ 2H2O =8H+ + CO2 (氧化反应)
总反应方程式CH4+ 2O2=CO2+ 2H2O
六、丙烷燃料电池(铂为两极、正极通入O2和CO2、负极通入丙烷、电解液有三种)
1、电解质是熔融碳酸盐(K2CO3或Na2CO3)
正极:5O2 + 20e- + 10CO2 =10CO32-(还原反应)
负极:C3H8 -20e-+ 10CO32- =3CO2 + 4H2O(氧化反应)
总反应方程式C3H8 + 5O2 =3CO2 + 4H2O
2、酸性电解质 (电解液H2SO4溶液)
正极:5O2 + 20e- + 26H+ =10H2O (还原反应)
负极:C3H8 -20e-+ 6H2O =3CO2+ 20H+ (氧化反应)
总反应方程式C3H8 + 5O2 =3CO2 + 4H2O
3、碱性电解质(铂为两极、电解液KOH溶液)
正极:5O2+ 20e- + 10H2O =20OH-(还原反应)
负极:C3H8 -20e-+ 26 OH-=3CO32-+ 17H2O(氧化反应)
总反应方程式C3H8 + 5O2 +6KOH =3 K2CO3 + 7H2O
七、乙烷燃料电池(铂为两极、电解液KOH溶液)
正极:7O2+ 28e- + 14H2O =28OH- (还原反应)
负极:2C2H6 -28e-+ 36OH- =4CO32-+ 24H2O(氧化反应)
总反应方程式2C2H6 + 7O2 + 8KOH =4K2CO3 + 10H2O
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