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
(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
H2O (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
(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
+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 :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
+ 8 OH–-
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-=8 Li + (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,
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 +
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: Fe-2e—+
2 OH– == Fe
(OH)2 (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)2 + 2e—==
Fe +
2 OH– (还原反应)
阳极: Ni(OH)2 -2e—+
2 OH– == NiO 2 +
2H2O (氧化反应)
总化学方程式 Fe
+ NiO 2+
2H2O ==Fe
(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—+
2 OH– == Cd(OH)2 (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)2 + 2e—== Cd +
2 OH– (还原反应)
阳极:2
Ni(OH)2 -2e—+
2 OH– ==
2NiOOH + 2H2O (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 6-6e—+
6OH–== LaNi5 +
6H2O (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 +
6H2O (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)2 (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
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)
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+ ==
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 + 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 : 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-+ 36
OH— ==
4CO32- +
24H2O (氧化反应)
总反应方程式 2C2H6 +
7O2 + 8KOH ===
4K2CO3 +
10H2O
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