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高中常见的原电池电极反应式的书写

(2015-06-02 19:42:39)
标签:

健康

分类: 化学

高中常见的原电池电极反应式的书写

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)

 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-==4 [转载]化学反应原理释疑  (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 +3 H2 (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-==12[转载]化学反应原理释疑 (还原反应)

化学方程式  4Al+3O2+6H2O==4Al(OH) (海洋灯标电池)

5、普通锌锰干电池:(负极—Zn、正极—C 、电解液NH4ClMnO2的糊状物)

负极:Zn–2e-==Zn2+ (氧化反应  正极:2MnO2+2H++2e-==Mn2O3+H2 (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 +2 OH 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 + 2 OH  (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 4Al12e==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 + 8 OH- 6e-  2AlO2+4H2  (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 8e8 Li   (氧化反应)

正极 3SOCl28eSO322S6Cl 还原反应)

化学方程式  8Li 3SOCl2 === Li2SO3  6LiCl 2S

二次电池(又叫蓄电池或充电电池)

1、铅蓄电池:(负极—Pb  正极—PbO  电解液 浓硫酸)

     放电时  负极: Pb2eSO42=PbSO4    (氧化反应)

正极: PbO22e4HSO42=PbSO42H2 (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  PbPbO2 + 2H2SO4 ==2PbSO4+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: Fe2e+ 2 OH == Fe (OH)    (氧化反应)

正极: NiO2 + 2H2O + 2e== Ni(OH)2 + 2 OH–  (还原反应)

充电时  阴极: Fe (OH) + 2e== Fe  + 2 OH (还原反应)

阳极: Ni(OH)2 2e+ 2 OH == NiO 2 + 2H2  (氧化反应)

总化学方程式   Fe + NiO 2+ 2H2O ==Fe (OH)2 + Ni(OH)2

3LiFePO4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== LiFePO    (还原反应)

充电时: 阴极: Li+ + e== Li    (还原反应)

阳极: LiFePO4e== FePO4 + Li+   (氧化反应)

总化学方程式    FePO4 + Li ==  LiFePO4

4、镍--电池(负极--Cd 、正极—NiOOH、电解质溶液为KOH溶液)

放电时  负极: Cd 2e+ 2 OH == Cd(OH)  (氧化反应)

Ni(OH)2+Cd(OH)2正极: 2NiOOH + 2e + 2H2O == 2Ni(OH)2+ 2OH–    (还原反应)

充电时  阴极: Cd(OH) + 2e==  Cd + 2 OH–    (还原反应)

阳极:2 Ni(OH)2 2e+ 2 OH == 2NiOOH + 2H2 (氧化反应)

总化学方程式  Cd + 2NiOOH + 2H2O==Cd(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: LaNi5H 66e+ 6OH== LaNi5 + 6H2  (氧化反应)

正极: 6NiOOH +6e+ 6H2O ==6 Ni(OH)2 + 6OH–   (还原反应)    

充电时   阴极: LaNi5 +6e+ 6H2O== LaNi5H 6+ 6OH–   (还原反应)

阳极: 6 Ni(OH)2  6e+ 6OH== 6NiOOH + 6H2  (氧化反应)

总化学方程式  LaNi5H 6 + 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)   (氧化反应)

 正极:2FeO42— +6e-+ 8H2O ==2 Fe (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 + 8H2O==3Zn(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LiCoO2Li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 LiC – xe-  Li(1-x)C  x Li   (氧化反应)

 Li1-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)CoO +  x Li+  (氧化反应)

总反应方程式   Li(1-x)CoO2 + LiC6 == LiCoO +  Li(1-x)C6 

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 === 2H2 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 === 2H2  

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 === 2H2              

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 === 2H2  

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+ 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 + 6H2               

 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++2CO  (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Li2CO3Na2CO3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-  2CO  2CO32--  (还原反应)  负极:  2CO2CO32- – 4e- ==4CO (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+ == 2H2  (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)

总反应方程式    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+  == 4H2  (还原反应)

负极: CH4 -- 8e- + 2H2O == 8H+  + CO (氧化反应)

总反应方程式    CH4 + 2O2 === CO2 + 2H2O

丙烷燃料电池铂为两极、正极通入O2CO2、负极通入丙烷、电解液有三种)

1、电解质是熔融碳酸盐K2CO3Na2CO3

正极  5O2 + 20e- + 10CO2 == 10CO32- (还原反应)

负极  C3H -- 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   5O   20e- + 26H+  == 10H2 (还原反应)

负极  C3H -- 20e- + 6H2O == 3CO2  + 20 H+   (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  C3H -- 20e-+ 26 OH   == 3CO32- + 17H2O (氧化反应)

总反应方程式  C3H8 + 5O2 +6KOH === 3 K2CO3 + 7H2O

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-+ 36 OH   == 4CO32- + 24H2O (氧化反应)

总反应方程式  2C2H6 + 7O2 + 8KOH  === 4K2CO3 + 10H2O

 

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