范文一:原电池方程式
原电池方程式
举例
1.Cu ─H2SO4─Zn 原电池
正极:2H+ +2e- →H2↑
负极:Zn-2e- →Zn2+
总反应式:Zn+2H+==Zn2++H2↑
2.Cu ─FeCl3─C 原电池
正极:2Fe3+ + 2e- →2Fe2+
负极:Cu-2e- →Cu2+
总反应式:2Fe3+ +Cu=2Fe2+ +Cu2+
3.钢铁在潮湿的空气中发生吸氧腐蚀
正极:O2+2H2O+4e- →4OH-
负极:2Fe-4e-→2Fe2+
总反应式:2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2
4.氢氧燃料电池(中性介质)
正极:O2+2H2O+4e- →4OH-
负极:2H2-4e- +4OH- →4H2O
总反应式:2H2+O2==2H2O
5.氢氧燃料电池(酸性介质)
正极:O2+4H+ + 4e-→2H2O
负极:2H2-4e- →4H+
总反应式:2H2+O2=2H2O
6.氢氧燃料电池(碱性介质)
正极:O2+2H2O+4e- → 4OH-
负极:2H2-4e- →4H+
总反应式:2H2+O2=2H2O
7.铅蓄电池(放电)
正极 (PbO2) :PbO2+2e- +SO42- +4H+ →PbSO4+2H2O
负极 (Pb) :Pb-2e- +(SO4)2- →PbSO4
总反应式:Pb+PbO2+4H++2(SO4)2=2PbSO4+2H2O
8.Al ─NaOH ─Mg 原电池
正极:6H2O+6e- →3H2↑+6OH-
负极:2Al-6e- +8OH- →2AlO2-+4H2O
总反应式:2Al+2OH- +2H2O=2AlO2- + 3H2↑
9.CH4燃料电池(碱性介质)
正极:2O2+4H2O+8e- →8OH-
负极:CH4-8e- +10OH- →(CO3)2-+7H2O
总反应式:CH4+2O2+2OH=(CO3)2-+3H2O
10.熔融碳酸盐燃料电池
(Li2CO3和Na2CO3熔融盐作电解液,CO 作燃料):
正极:O2+2CO2+4e- →2(CO3)2-(持续补充CO2气体)
负极:2CO+2(CO3)2--4e- →4CO2
总反应式:2CO+O2=2CO2
11.银锌纽扣电池(碱性介质)
正极 (Ag2O) :Ag2O+H2O+2e- →2Ag+2OH-
负极 (Zn) :Zn+2OH-2e- →ZnO+H2O
总反应式:Zn+Ag2O=ZnO+2Ag
12. 碱性锌锰电池(KOH 介质)
正极(MnO2):2MnO2+2H2O+2e- →2MnOOH+2OH-
负极(Zn):Zn+2OH-2e- →Zn(OH)2
总反应式:Zn+2MnO2+2H2O→2MnOOH+Zn(OH)2
铅 蓄电池
现以铅酸蓄电池为例来分析电极反应式的书写方法。
铅酸蓄电池的总反应为:Pb+ PbO2+H2SO4=2PbSO4+2H2O
根据原电池的工作原理分析,负极失去电子发生氧化反应,可知: Pb –2e-=Pb2+ ①,生成的Pb2+进入电解质溶液中,Pb2+ 与溶液中的SO42-不能共存,要继续反应生成PbSO4,即:Pb2++SO42-=PbSO4 ②,因此在原电池的负极反应式为①+②即:Pb –2e-+SO42-=PbSO4 ;正极是得电子发生还原反应的一极,则有:PbO2+2e-=Pb2++2O2- ①,Pb2+和O2-进入溶液中,由于电解质溶液是H2SO4溶液,O2-在酸性环境中,不能单独存在,可供O2-结合的微粒由H+和H2O ,O2-在酸性环境中优先结合H+生成H2O ,这样在正极发生的反应有:4H++2O2-=2H2O②;Pb2++SO42-=PbSO4③根据以上分析可知正极反应式为①+②+③即:PbO2+2e-+SO42+4H+=PbSO4+2H2O。(注意:在电极反应式中应遵
循电荷守恒和质量守恒;在负极反应式与正极反应式相加求总反应时要注意得失电子数要相等。)
再如:Ag —Zn 高能电池(钮扣电池)由Ag2O 、Zn 及KOH 溶液组成。总反应为:Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2Ag
根据原电池原理可知:Zn 做负极,Ag2O 做正极,电解质溶液为KOH 溶液。负极极失去电子发生氧化反应,则负极反应为:Zn –2e-=Zn2+,Zn2+进入溶液后又与溶液中的OH-反应Zn2++2OH-=Zn(OH)2。
所以负极反应为:Zn –2e-+2OH-=Zn(OH)2;
正极为Ag2O 得到电子发生还原反应,即Ag2O+2e-=2Ag+O2-
O2-在中性或碱性环境中也不能单独存在,只能结合H2O 生成OH-,故在中性或碱性条件下O2-+H2O=2OH-,所以正极反应式为:Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-。
氢 氧燃料电池
现以氢氧燃料电池为例进行说明:
氢氧燃料电池一般是以惰性金属铂(Pt )做电极材料,负极通入H2,正极通入O2,电解质溶液通常选用KOH 。在负极上氢气失去电子变成 H+进入溶液,H+又与溶液中的OH-继续反应生成H2O ,因此在负极发生的反应为H2 – 2e- = 2H+ ,H+ + 2OH- = H2O,所以:
负极的电极反应式为:2H2 – 4e- + 4OH- = 4H2O;
正极是O2得到电子,即:O2 + 4e- = 2O2- ,O2-在碱性条件下不能单独存在,只能结合H2O 生成OH-即:O2- + H2O = 2OH- ,因此:
正极反应式为:O2 + 2H2O + 4e- = 4OH- 。
总反应为:2H2 + O2 = 2H2O。
注意:若在酸性条件下,
负极反应式为:2H2 -4e- = 4H+
正极反应式为:O2 + 4H+ + 4e- = 2H2O(O2 + 4e- = 2O2- + 4H+ = 2H2O)
总反应为:2H2 + O2 = 2H2O。
2O2- ,
范文二:原电池方程式
常用原电池方程式
1.Cu─H2SO4─Zn原电池
正极:2H+2e→H2↑ 负极:Zn-2e→Zn
2.Cu─FeCl3─C原电池
正极:2Fe+ 2e→2Fe 负极:Cu-2e→Cu 总反应式:2Fe+Cu=2Fe+Cu
3.钢铁在潮湿的空气中发生吸氧腐蚀
正极:O2+2H2O+4e→4OH 负极:2Fe-4e→2Fe
总反应式:2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2 4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3 2Fe(OH)3=Fe2O3·nH2O+(3-n)H2O(铁锈的生成过程) 钢铁析氢腐蚀
正极:2H+2e=H2↑ 负极:Fe–2e=Fe 总反应式:Fe+2H=Fe+H2↑
4.海洋灯标电池:Al—Ni(NaCl溶液、O2)
负极:(Al) 4Al–12e=4Al 正极:(Ni)3O2+6H2O+12e=12OH
总反应式:4Al+3O2+6H2=4Al(OH)3
5.干电池:Zn—MnO2(NH4Cl糊状物)—碳棒 NH4Cl+H2O=NH3·H2O+HCl
负极:(Zn) Zn–2e=Zn 正极:(C)2MnO2+2H+2e=Mn2O3+H2O 总反应式:Zn+2NH4Cl+2MnO2=ZnCl2+Mn2O3+2NH3↑
6.氢氧燃料电池(中性介质)
正极:O2+2H2O+4e→4OH 负极:2H2-4e→4H 总反应式:2H2+O2=2H2O
7.氢氧燃料电池(酸性介质)
正极:O2+4H+4e→2H2O 负极:2H2-4e→4H 总反应式:2H2+O2=2H2O
8.氢氧燃料电池(碱性介质)
正极:O2+2H2O+4e→4OH 负极:2H2-4e+4OH→4H2O 总反应式:2H2+O2=2H2O
9.铅蓄电池(放电)
正极(PbO2):PbO2+2e+SO4+4H→PbSO4+2H2O 负极(Pb):Pb-2e+SO4→PbSO4
总反应式:Pb+PbO2+4H+2SO4=2PbSO4+2H2O
10.Al─NaOH─Mg原电池
正极:6H2O+6e→3H2↑+6OH 负极:2Al-6e+8OH→2AlO2+4H2O 总反应式:2Al+2OH+2H2O=2AlO2+3H2↑
11.CH4燃料电池(碱性介质)
正极:2O2+4H2O+8e→8OH 负极:CH4-8e+10OH→CO3+7H2O 总反应式:CH4+2O2+2OH=CO3+3H2O
12.熔融碳酸盐燃料电池(Li2CO3和Na2CO3熔融盐作电解液,CO作燃料)
正极:O2+2CO2+4e→2CO3(持续补充CO2气体) 负极:2CO+2CO3-4e→4CO2 总反应式:2CO+O2=2CO2
13.银锌纽扣电池(碱性介质)
正极(Ag2O):Ag2O+H2O+2e→2Ag+2OH 负极(Zn):Zn+2OH-2e→ZnO+H2O 总反应式:Zn+Ag2O=ZnO+2Ag -----2-2------2--2--------+2--2-+-2-----+--+---+-2++--3+--+--2++2+---2+3+-2+-2+3+2+2++--2+ 总反应式:Zn+2H=Zn+H2↑ +2+
范文三:燃烧电池方程式
第一步,先写出燃料电池的总反应方程式;
第二步,再写出燃料电池的正极反应式;
第三步,在电子守恒的基础上用燃料电池的总反应式减去正极反应式即得到负极反应式。下面对书写燃料电池电极反应式“三步法”具体作一下解释。
1、燃料电池总反应方程式的书写
因为燃料电池发生电化学反应的最终产物与燃料燃烧的产物相同,可根据燃料燃烧反应写出燃料电池的总反应方程式,但要注意燃料的种类。若是氢氧燃料电池,其电池总反应方程式不随电解质的状态和电解质溶液的酸碱性变化而变化,即2H2+O2=2H2O。若燃料是含碳元素的可燃物,其电池总反应方程式就与电解质的状态和电解质溶液的酸碱性有关,如甲烷燃料电池在酸性电解质中生成CO2和H2O ,即CH4+2O2=CO2+2H2O;在碱性电解质中生成CO32-离子和H2O ,即CH4+2OH-+2O2=CO32-+3H2O。
2、燃料电池正极反应式的书写
因为燃料电池正极反应物一律是氧气,正极都是氧化剂氧气得到电子的还原反应,所以可先写出正极反应式,正极反应的本质都是O2得电子生成O2-离子,故正极反应式的基础都是O2+4e-=2O2-。正极产生O2-离子的存在形式与燃料电池的电解质的状态和电解质溶液的酸碱性有着密切的关系。这是非常重要的一步。现将与电解质有关的五种情况归纳如下。 ⑴电解质为酸性电解质溶液(如稀硫酸)
在酸性环境中,O2-离子不能单独存在,可供O2-离子结合的微粒有H+离子和H2O ,O2-离子优先结合H+离子生成H2O 。这样,在酸性电解质溶液中,正极反应式为O2+4H++4e-=2H2O。
⑵电解质为中性或碱性电解质溶液(如氯化钠溶液或氢氧化钠溶液)
在中性或碱性环境中,O2-离子也不能单独存在,O2-离子只能结合H2O 生成OH-离子,故在中性或碱性电解质溶液中,正极反应式为O2+2H2O +4e-=4OH-。
⑶电解质为熔融的碳酸盐(如LiCO3和Na2CO3熔融盐混和物)
在熔融的碳酸盐环境中,O2-离子也不能单独存在, O2-离子可结合CO2生成CO32-离子,则其正极反应式为O2+2CO2 +4e-=2CO32-。
⑷电解质为固体电解质(如固体氧化锆—氧化钇)
该固体电解质在高温下可允许O2-离子在其间通过,故其正极反应式应为O2+4e-=2O2-。 综上所述,燃料电池正极反应式本质都是O2+4e-=2O2-,在不同电解质环境中,其正极反应式的书写形式有所不同。因此在书写正极反应式时,要特别注意所给电解质的状态和电解质溶液的酸碱性。
3、燃料电池负极反应式的书写
燃料电池负极反应物种类比较繁多,可为氢气、水煤气、甲烷、丁烷、甲醇、乙醇等可燃性物质。不同的可燃物有不同的书写方式,要想先写出负极反应式相当困难。一般燃料电池的负极反应式都是采用间接方法书写,即按上述要求先正确写出燃料电池的总反应式和正极反应式,然后在电子守恒的基础上用总反应式减去正极反应式即得负极反应式。
燃料电池电极反应式的书写应用举例
1、电解质为酸性电解质溶液
例1、科学家预言,燃料电池将是21世纪获得电力的重要途径,美国已计划将甲醇燃料用于军事目的。一种甲醇燃料电池是采用铂或碳化钨作电极催化剂,在稀硫酸电解液中直接加入纯化后的甲醇,同时向一个电极通入空气。
试回答下列问题:
⑴这种电池放电时发生的化学反应方程式是 。
⑵此电池的正极发生的电极反应是 ;负极发生的电极反应是 。
⑶电解液中的H+离子向 极移动;向外电路释放电子的电极是 。
⑷比起直接燃烧燃料产生电力,使用燃料电池有许多优点,其中主要有两点:首先是燃料电池的能量转化率高,其次是 。
解析:因燃料电池电化学反应的最终产物与燃料燃烧的产物相同,又且其电解质溶液为稀硫酸,所以该电池反应方程式是2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O。 按上述燃料电池正极反应式的书写方法1知,在稀硫酸中,其正极反应式为:3O2+12H++12e-=6H2O,然后在电子守恒的基础上利用总反应式减去正极反应式即得负极反应式为:2CH3OH+2H2O-
12e-=2CO2↑+12H+。由原电池原理知负极失电子后经导线转移到正极,所以正极上富集电子,根据电性关系知阳离子向正极移动,阴离子向负极移动。故H+离子向正极移动,向外电路释放电子的电极是负极。
答案:⑴2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O
⑵正极3O2+12H++12e-=6H2O;负极2CH3OH+2H2O-12e-=2CO2↑+12H+ ⑶正;负 ⑷对空气的污染较小
2、电解质为碱性电解质溶液
例2、甲烷燃料电池的电解质溶液为KOH 溶液,下列关于甲烷燃料电池的说法不正确的是 ( )
A 、负极反应式为CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O
B 、正极反应式为O2+2H2O +4e-=4OH-
C 、随着不断放电,电解质溶液碱性不变
D 、甲烷燃料电池的能量利用率比甲烷燃烧的能量利用率大
解析:因甲烷燃料电池的电解质为KOH 溶液,生成的CO2还要与KOH 反应生成K2CO3,故该电池发生的反应方程式是CH4+2OH-+2O2=CO32-+3H2O。从总反应式可以看出,要消耗OH-,故电解质溶液的碱性减小,C 错。按上述燃料电池正极反应式的书写方法2知,在KOH 溶液中,其正极反应式为:O2+2H2O +4e-=4OH-。通入甲烷的一极为负极,其电极反应式可利用总反应式减去正极反应式为CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O。选项A 、B 均正确。根据能量转化规律,燃烧时产生的热能是不可能全部转化为功的,能量利用率不高,而电能转化为功的效率要大的多,D 项正确。故符合题意的是C 。
3、电解质为熔融碳酸盐
例3、某燃料电池以熔融的K2CO3(其中不含O2-和HCO3-)为电解质,以丁烷为燃料,以空气为氧化剂,以具有催化作用和导电性能的稀土金属材料为电极。试回答下列问题: ⑴写出该燃料电池的化学反应方程式。
⑵写出该燃料电池的电极反应式。
⑶为了使该燃料电池长时间稳定运行,电池的电解质组成应保持稳定。为此,必须在通入的空气中加入一种物质,加入的物质是什么,它从哪里来?
解析:由于电解质为熔融的K2CO3,且不含O2-和HCO3-,生成的CO2不会与CO32-反应生成HCO3-的,故该燃料电池的总反应式为: 2C4H10+13O2=8CO2+10H2O。按上述燃料电池正极反应式的书写方法3知,在熔融碳酸盐环境中,其正极反应式为O2+2CO2 +4e-=2CO32-。通入丁烷的一极为负极,其电极反应式可利用总反应式减去正极反应式求得,应为2C4H10+26CO32--52e-=34CO2+10H2O。从上述电极反应式可看出,要使该电池的电解质组成保持稳定,在通入的空气中应加入CO2,它从负极反应产物中来。 答案:⑴2C4H10+13O2=8CO2+10H2O
⑵正极:O2+2CO2 +4e-=2CO32-,负极:2C4H10+26CO32--52e-=34CO2+10H2O ⑶CO2 从负极反应产物中来
4、电解质为固体氧化物
例4、一种新型燃料电池,一极通入空气,另一极通入丁烷气体;电解质是掺杂氧化钇(Y2O3)的氧化锆(ZrO2)晶体,在熔融状态下能传导O2-。下列对该燃料电池说法正确的是 ( )
A. 在熔融电解质中,O2-由负极移向正极
B. 电池的总反应是:2C4H10+13O2 ? 8CO2+10H2O
C. 通入空气的一极是正极,电极反应为:O2+4e-=2O2-
D. 通入丁烷的一极是正极,电极反应为:C4H10+26e-+13O2-=4CO2+5H2O
解析:本题以丁烷燃料电池为载体综合考查了原电池原理涉及的有关“电子流向、电极反应式、总反应式”等内容,因正极上富集电子,根据电性关系,O2-不可能移向正极,A 错。由丁烷的燃烧反应及电解质的特性知该电池的总反应式为2C4H10+13O2 ? 8CO2+10H2O ,B 正确。按上述燃料电池正极反应式的书写方法5知,在熔融状态下允许O2-在其间通过,故其正极反应式为O2+4e-=2O2-,C 正确。通入丁烷的一极应为负极,D 错。故符合题意的是B 、C 。
范文四:原电池方程式
、原电池:
1、铜锌原电池(电极材料:铜片和锌片,电解质溶液:稀硫酸):
正极: 负极:
总反应式:
2、铝铜原电池(电极材料:铜和铝;电解质溶液:稀硫酸。)
正极: 负极:
总反应式:
3、铝铜原电池(电极材料:铜片和铝片,电解质溶液:浓硝酸)
正极: 负极:
总反应式:
4、 “纽扣”电池(Zn|OH?(aq)|Ag2O)
正极: 负极:
总反应式:Zn?Ag2O?H2O?Zn(OH)2?2Ag
5、镁铝强碱溶液的原电池(电极材料:镁片和铝片,电解质溶液:氢氧化钠溶液)
正极: 负极:
总反应式:
?6. 氢镍电池H2|OH(aq)|NiO(OH) ??
正极: 负极:
总反应式:H2?2NiO(OH)?2Ni(OH)2
7. 铅蓄电池(Pb|H2SO4(aq)|PbO2)
正极: 负极:
总反应式:
8、氢氧燃料电池(H2SO4溶液作电解质):
正极: 负极:
总反应式:
9、氢氧燃料电池(KOH溶液作电解质):
正极: 负极:
总反应式:
10、氢氧燃料电池(NaCl溶液作电解质):
正极: 负极:
总反应式:
11、氢氧燃料电池[电解质为熔融ZrO2(掺杂有Y2O3)]:
正极: 负极:
总反应式:
12、丁烷、空气燃料电池[电解质为熔融ZrO2(掺杂有Y2O3)]:
正极: 负极:
总反应式:
13、甲醇燃料电池(KOH溶液作电解质):
正极: 负极:
总反应式:
14、甲醇燃料电池(H2SO4溶液作电解质):
正极: 负极:
总反应式:
15、甲烷燃料电池(KOH溶液作电解质):
正极: 负极:
总反应式:
16、熔融盐燃料电池:(用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质,CO作阳极燃气,空气与CO2的混合气为阴极助燃气:
正极: 负极:
总反应式:
17、铝–空气–海水电池(KOH溶液作电解质):
(我国首创以铝–空气–海水电池作为能源的新型海水标志灯,以海水为电解质,靠空气中的氧气使铝不断被氧化而产生电流。只要把灯放入海水中数分钟,就会发出耀眼的白光。
电源负极材料为:铝;电源正极材料为:石墨、铂网等能导电的惰性材料。) 正极: 负极:
总反应式:
范文五:电池化学方程式
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 OH (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 OH(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)[来源学科网ZXXK]
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
充电
放电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 充电放电
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
充电
放电 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)
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
充电
放电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
充电
放电
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)
Ni(OH)2+Cd(OH)2 正极: 2NiOOH + 2e— + 2H2O == 2Ni(OH)2+ 2OH– (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
充电
放电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
充电
放电 LiCoO2 + Li(1-x)C6
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
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- + 6H20=== 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
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
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