高中化學(xué)必考8個燃料電池的方程式

.PAGE.>高中化學(xué)需要掌握的8個燃料電池的方程式一、氫氧燃料電池氫氧燃料電池一般是以惰性金屬鉑〔Pt〕或石墨做電極材料，負(fù)極通入H2，正極通入O2，總反響為：2H2+O2===2H2O電極反響特別要注意電解質(zhì)，有以下三種情況：1．電解質(zhì)是KOH溶液〔堿性電解質(zhì)〕負(fù)極發(fā)生的反響為：H2+2e-===2H+,2H++2OH-===2H2O,所以：負(fù)極的電極反響式為：H2–2e-+2OH-===2H2O；正極是O2得到電子，即：O2+4e-===2O2-，O2-在堿性條件下不能單獨存在，只能結(jié)合H2O生成OH-即：2O2-+2H2O===4OH-，因此，正極的電極反響式為：O2+H2O+4e-===4OH-。2．電解質(zhì)是H2SO4溶液〔酸性電解質(zhì)〕負(fù)極的電極反響式為：H2+2e-===2H+正極是O2得到電子，即：O2+4e-===2O2-，O2-在酸性條件下不能單獨存在，只能結(jié)合H+生成H2O即：O2-+2H+===H2O，因此正極的電極反響式為：O2+4H++4e-===2H2O(O2+4e-===2O2-，2O2-+4H+===2H2O)3.電解質(zhì)是NaCl溶液〔中性電解質(zhì)〕負(fù)極的電極反響式為：H2+2e-===2H+正極的電極反響式為：O2+H2O+4e-===4OH-說明：1.堿性溶液反響物、生成物中均無H+2.酸性溶液反響物、生成物中均無OH-3.中性溶液反響物中無H+和OH-二、甲醇燃料電池甲醇燃料電池以鉑為兩極,用堿或酸作為電解質(zhì)：1．堿性電解質(zhì)〔KOH溶液為例〕總反響式：2CH4O+3O2+4KOH===2K2CO3+6H2O正極的電極反響式為：3O2+12e-+6H20===12OH-負(fù)極的電極反響式為：CH4O-6e-+8OH-===CO32-+6H2O2.酸性電解質(zhì)〔H2SO4溶液為例〕總反響:2CH4O+3O2===2CO2+4H2O正極的電極反響式為：3O2+12e-+12H+===6H2O負(fù)極的電極反響式為：2CH4O-12e-+2H2O===12H++2CO2說明：乙醇燃料電池與甲醇燃料電池原理根本一樣三、甲烷燃料電池甲烷燃料電池以多孔鎳板為兩極,電解質(zhì)溶液為KOH，生成的CO2還要與KOH反響生成K2CO3，所以總反響為：CH4+2KOH+2O2===K2CO3+3H2O。負(fù)極發(fā)生的反響：CH4–8e-+8OH-==CO2+6H2OCO2+2OH-==CO32-+H2O，所以：負(fù)極的電極反響式為：CH4+10OH-+8e-===CO32-+7H2O正極發(fā)生的反響有：O2+4e-===2O2-和O2-+H2O===2OH-所以：正極的電極反響式為：O2+2H2O+4e-===4OH-說明：掌握了甲烷燃料電池的電極反響式，就掌握了其它氣態(tài)烴燃料電池的電極反響式四、鋁–空氣–海水電池我國首創(chuàng)以鋁–空氣–海水電池作為能源的新型海水標(biāo)志燈，以海水為電解質(zhì)，靠空氣中的氧氣使鋁不斷被氧化而產(chǎn)生電流。只要把燈放入海水中數(shù)分鐘，就會發(fā)出耀眼的白光。電源負(fù)極材料為：鋁；電源正極材料為：石墨、鉑網(wǎng)等能導(dǎo)電的惰性材料。負(fù)極的電極反響式為：4Al－12e－===4Al3+；正極的電極反響式為：3O2+6H2O+12e－===12OH－總反響式為：4Al+3O2+6H2O===4Al(OH)3說明:鋁板要及時更換,鉑做成網(wǎng)狀是為了增大與氧氣的接觸面積.高中常見的原電池電極反響式的書寫〔十年高考〕書寫過程歸納：列物質(zhì)，標(biāo)得失〔列出電極上的物質(zhì)變化，根據(jù)價態(tài)變化標(biāo)明電子得失〕。選離子，配電荷〔根據(jù)介質(zhì)選擇適宜的離子，配平電荷，使符合電荷守〕。巧用水，配個數(shù)〔通常介質(zhì)為水溶液，可選用水配平質(zhì)量守恒〕一次電池1、伏打電池：〔負(fù)極—Zn、正極—Cu、電解液—H2SO4〕負(fù)極：Zn–2e-==Zn2+(氧化反響)正極：2H++2e-==H2↑(復(fù)原反響)離子方程式Zn+2H+==H2↑+Zn2+2、鐵碳電池：〔負(fù)極—Fe、正極—C、電解液H2CO3弱酸性)負(fù)極：Fe–2e-==Fe2+(氧化反響)正極：2H++2e-==H2↑(復(fù)原反響)離子方程式Fe+2H+==H2↑+Fe2+(析氫腐蝕)3、鐵碳電池：〔負(fù)極—Fe、正極—C、電解液中性或堿性)負(fù)極：2Fe–4e-==2Fe2+(氧化反響)正極：O2+2H2O+4e-==4(復(fù)原反響)化學(xué)方程式2Fe+O2+2H2O==2Fe(OH)2(吸氧腐蝕)4Fe(OH)2+O2+2H2O==4Fe(OH)32Fe(OH)3==Fe2O3+3H2O(鐵銹的生成過程)4.鋁鎳電池：〔負(fù)極—Al、正極—Ni電解液NaCl溶液、O2)負(fù)極：4Al–12e-==4Al3+(氧化反響)正極：3O2+6H2O+12e-==12(復(fù)原反響)化學(xué)方程式4Al+3O2+6H2O==4Al(OH)3(海洋燈標(biāo)電池)5、普通鋅錳干電池：(負(fù)極—Zn、正極—C、電解液NH4Cl、MnO2的糊狀物)負(fù)極：Zn–2e-==Zn2+(氧化反響)正極：2MnO2+2H++2e-==Mn2O3+H2O(復(fù)原反響)化學(xué)方程式Zn+2NH4Cl+2MnO2=ZnCl2+Mn2O3+2NH3↑6、堿性鋅錳干電池：〔負(fù)極—Zn、正極—C、電解液KOH、MnO2的糊狀物〕負(fù)極：Zn+2OH–2e-==Zn(OH)2(氧化反響)正極：2MnO2+2H2O+2e-==2MnOOH+2OH－〔復(fù)原反響)化學(xué)方程式Zn+2MnO2+2H2O==Zn(OH)2+MnOOH7、銀鋅電池：(負(fù)極—Zn、正極--Ag2O、電解液NaOH)負(fù)極：Zn+2OH––2e-==Zn(OH)2(氧化反響)正極：Ag2O+H2O+2e-==2Ag+2OH－(復(fù)原反響)化學(xué)方程式Zn+Ag2O+H2O==Zn(OH)2+2Ag8、鋁–空氣–海水〔負(fù)極--鋁、正極--石墨、鉑網(wǎng)等能導(dǎo)電的惰性材料、電解液--海水〕負(fù)極：4Al－12e－==4Al3+(氧化反響)正極：3O2+6H2O+12e－==12OH－〔復(fù)原反響)總反響式為：4Al+3O2+6H2O===4Al(OH)3〔鉑網(wǎng)增大與氧氣的接觸面〕9、鎂鋁電池〔負(fù)極--Al、正極--Mg電解液KOH〕負(fù)極(Al)：2Al+8OH–-6e-＝2AlO2–+4H2O(氧化反響)正極(Mg〕：6H2O+6e-＝3H2↑+6OH–〔復(fù)原反響)化學(xué)方程式：2Al+2OH–+2H2O＝2AlO2–+3H210、鋰電池一型：〔負(fù)極--金屬鋰、正極--石墨、電解液LiAlCl4-SOCl2〕負(fù)極：8Li－8e－＝8Li+(氧化反響)正極：3SOCl2＋8e－＝SO32－＋2S＋6Cl－〔復(fù)原反響)化學(xué)方程式8Li＋3SOCl2===Li2SO3＋6LiCl＋2S，二次電池〔又叫蓄電池或充電電池〕1、鉛蓄電池：〔負(fù)極—Pb正極—PbO2電解液—濃硫酸〕放電時負(fù)極：Pb－2e－＋SO42－=PbSO4 (氧化反響)正極：PbO2＋2e－＋4H＋＋SO42－=PbSO4＋2H2O(復(fù)原反響)充電時陰極：PbSO4+2H+＋2e-==Pb+H2SO4 (復(fù)原反響)陽極：PbSO4+2H2O－2e-==PbO2+H2SO4+2H+(氧化反響)總化學(xué)方程式Pb＋PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O2、鐵--鎳電池：〔負(fù)極--Fe、正極—NiO2、電解質(zhì)溶液為KOH溶液〕放電時負(fù)極：Fe－2e—+2OH–==Fe(OH)2(氧化反響)正極：NiO2+2H2O+2e—==Ni(OH)2+2OH–(復(fù)原反響)充電時陰極：Fe(OH)2+2e—==Fe+2OH–(復(fù)原反響)陽極：Ni(OH)2－2e—+2OH–==NiO2+2H2O(氧化反響)總化學(xué)方程式Fe+NiO2+2H2OFe(OH)2+Ni(OH)23、LiFePO4電池〔正極—LiFePO4，負(fù)極—石墨，含Li+導(dǎo)電固體為電解質(zhì)〕放電時負(fù)極：Li－e—==Li+(氧化反響)正極：FePO4+Li++e—==LiFePO4(復(fù)原反響)充電時：陰極：Li++e—==Li(復(fù)原反響)陽極：LiFePO4－e—==FePO4+Li+(氧化反響)總化學(xué)方程式FePO4+LiLiFePO44、鎳--鎘電池〔負(fù)極--Cd、正極—NiOOH、電解質(zhì)溶液為KOH溶液〕放電時負(fù)極：Cd－2e—+2OH–==Cd(OH)2(氧化反響)Ni(OH)2+Cd(OH)2正極：2NiOOH+2e—+2H2O==2Ni(OH)2+2OH–(復(fù)原反響)充電時陰極：Cd(OH)2+2e—==Cd+2OH–(復(fù)原反響)陽極：2Ni(OH)2－2e—+2OH–==2NiOOH+2H2O(氧化反響)總化學(xué)方程式Cd+2NiOOH+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)25、氫--鎳電池：〔負(fù)極-LaNi5儲氫合金、正極—NiOOH、電解質(zhì)KOH+LiOH〕放電時負(fù)極：LaNi5H6－6e—+6OH–==LaNi5+6H2O(氧化反響)正極：6NiOOH+6e—+6H2O==6Ni(OH)2+6OH–(復(fù)原反響)充電時陰極：LaNi5+6e—+6H2O==LaNi5H6+6OH–(復(fù)原反響)陽極：6Ni(OH)2－6e—+6OH–==6NiOOH+6H2O(氧化反響)總化學(xué)方程式LaNi5H6+6NiOOHLaNi5+6Ni(OH)26、高鐵電池：〔負(fù)極—Zn、正極石墨、電解質(zhì)為浸濕固態(tài)堿性物質(zhì)〕放電時負(fù)極：3Zn－6e-+6OH–==3Zn(OH)2(氧化反響)正極：2FeO42—+6e-+8H2O==2Fe(OH)3+10OH–(復(fù)原反響)充電時陰極：3Zn(OH)2+6e-==3Zn+6OH–(復(fù)原反響)陽極：2Fe(OH)3－6e-+10OH–==2FeO42—+8H2O(氧化反響)總化學(xué)方程式3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH7、鋰電池二型〔負(fù)極LiC6、正極含鋰的二氧化鈷LiCoO2、充電時LiCoO2中Li被氧化，Li+復(fù)原以Li原子形式嵌入電池負(fù)極材料碳C6中，以LiC6表示〕放電時負(fù)極:LiC6–*e-＝Li(1-*)C6+*Li+(氧化反響)正極：Li〔1-*)CoO2+*e-+*Li+==LiCoO2(復(fù)原反響)充電時陰極：Li(1-*)C6+*Li++*e-＝LiC6(復(fù)原反響)陽極：LiCoO2–*e-＝Li(1-*)CoO2+*Li+(氧化反響)總反響方程式Li(1-*)CoO2+LiC6LiCoO2+Li(1-*)C6燃料電池根據(jù)題意表達(dá)書寫常見于燃料電池，由于燃料電池的優(yōu)點較多，成為了近年高考的方向。燃料電池是原電池中一種比較特殊的電池，它與原電池形成條件有一點相悖，就是不一定兩極是兩根活動性不同的電極，也可以用一樣的兩根電極。解決此類問題必須抓住一點：燃料電池反響實際上等同于燃料的燃燒反響，但要特別注意介質(zhì)對產(chǎn)物的影響。一、氫氧燃料電池氫氧燃料電池一般是以惰性金屬鉑〔Pt〕或石墨做電極材料，負(fù)極通入H2，正極通入O2，總反響為：2H2+O2===2H2O電極反響特別要注意電解質(zhì)，有以下三種情況：1、電解質(zhì)是KOH溶液〔堿性電解質(zhì)〕負(fù)極：H2–2e-+2OH—===2H2O(氧化反響)正極：O2+H2O+4e-===OH—(復(fù)原反響)總反響方程式2H2+O2===2H2O 2、電解質(zhì)是H2SO4溶液〔酸性電解質(zhì)〕負(fù)極：H2–2e-===2H+(氧化反響)正極：O2+4H++4e-===2H2O(復(fù)原反響)總反響方程式2H2+O2===2H2O 3、電解質(zhì)是NaCl溶液〔中性電解質(zhì)〕

負(fù)極：H2–2e-===2H+(氧化反響)正極：O2+H2O+4e-===4OH—總反響方程式2H2+O2===2H2O 說明1、堿性溶液反響物、生成物中均無H+2、.水溶液中不能出現(xiàn)O2-3、中性溶液反響物中無H+和OH-—4、酸性溶液反響物、生成物中均無OH-二、甲醇燃料電池1．堿性電解質(zhì)〔鉑為兩極、電解液KOH溶液〕

正極：3O2+12e-+6H20===12OH-(復(fù)原反響)

負(fù)極：2CH3OH–12e-+16OH—===2CO32-+12H2O(氧化反響)總反響方程式2CH3OH+3O2+4KOH===2K2CO3+6H2O

2.酸性電解質(zhì)〔鉑為兩極、電解液H2SO4溶液〕正極：3O2+12e--+12H+==6H2O(復(fù)原反響)〔注：乙醇燃料電池與甲醇負(fù)極：2CH3OH–12e-+2H2O==12H++2CO2(氧化反響)燃料電池原理根本相〕總反響式2CH3OH+3O2===2CO2+4H2O(氧化反響)三、CO燃料電池〔總反響方程式均為：2CO＋O2＝2CO2〕1、熔融鹽〔鉑為兩極、Li2CO3和Na2CO3的熔融鹽作電解質(zhì)，CO為負(fù)極燃?xì)猓諝馀cCO2的混合氣為正極助燃?xì)狻痴龢O：O2＋4e-＋2CO2＝2CO32--(復(fù)原反響)負(fù)極：2CO＋2CO32-–4e-==4CO2(氧化反響)2、酸性電解質(zhì)〔鉑為兩極、電解液H2SO4溶液〕正極：O2+4e--+4H+==2H2O(復(fù)原反響)負(fù)極：2CO–4e-+2H2O==2CO2+4H+(氧化反響)四、肼燃料電池〔鉑為兩極、電解液KOH溶液〕正極：O2+2H2O+4e-==4OH—(復(fù)原反響)負(fù)極：N2H4+4OH—--4e-==N2+4H2O(氧化反響)總反響方程式N2H4+O2===N2+2H2O五、甲烷燃料電池1．堿性電解質(zhì)〔鉑為兩極、電解液KOH溶液〕正極：2O2+2H2O+8e-==8OH—(復(fù)原反響)負(fù)極：CH4+10OH—--8e-==CO32-+7H2O(氧化反響)總反響方程式CH4+2KOH+2O2===K2CO3+3H2O2、酸性電解質(zhì)〔鉑為兩極、電解液H2SO4溶液〕正極：2O2+8e-+8H+==4H2O

(復(fù)原反響)負(fù)極：CH4--8e-+2H2O==8H++CO2(氧化反響)總反響方程式CH4+2O2===CO2+2H2O六、丙烷燃料電池〔鉑為兩極、正極通入O2和CO2、負(fù)極通入丙烷、電解液有三種〕1、電解質(zhì)是熔融碳酸鹽〔K2CO3或Na2CO3〕正極：5O2+20e-+10CO2==10CO32-(復(fù)原反響)負(fù)極：C3H8--20e-+10CO32-==3CO2+4H2O(氧化反響)總反響方程式C3H8+5O2===3CO2+4H2O2、酸性電解質(zhì)〔電解液H2SO4溶液〕正極：5O2+20e-+26H+==10H2O

(復(fù)原反響)負(fù)極：C3H8--20e-+6H2O==3CO2+20H+(氧化反響)總反響方程式C3H8+5O2===3CO2+4H2O3、堿性電解質(zhì)〔鉑為兩極、電解液KOH溶液〕正極：5O2+20e-+10H2O==20OH—(復(fù)原反響)負(fù)極：C3H8--20e-+26OH—==3CO32-+17H2O(氧化反響)總反響方程式C3H8+5O2+6KOH===3K2CO3+7H2O七、乙烷燃料電池〔鉑為兩極、電解液KOH溶液〕正極：7O2+28e-+14H2O==28OH—(復(fù)原反響)負(fù)極：2C2H6--28e-+36OH—==4CO32-+24H2O(氧化反響)總反響方程式2C2H6+7O2+8KOH===4K2CO3+10H2O氫氧燃料電池以堿為電解質(zhì)放電反響正極〔O2〕反響式：O2+2H2O+4e-=4OH-〔復(fù)原反響〕，負(fù)極〔H2〕：2H2-4e-+4OH-=4H2O〔氧化反響〕總反響：2H2+O2=2H2O1、燃料電池總反響方程式的書寫因為燃料電池發(fā)生電化學(xué)反響的最終產(chǎn)物與燃料燃燒的產(chǎn)物一樣，可根據(jù)燃料燃燒反響寫出燃料電池的總反響方程式，但要注意燃料的種