高中化学必考8个燃料电池的方程式

1高中化学需要掌握的8个燃料电池的方程式一、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）负极发生的反应为：H2+2e-===2H+,2H++2OH-===2H2O,所以：负极的电极反应式为：H2–2e-+2OH-===2H2O；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：2O2-+2H2O===4OH-，因此，正极的电极反应式为：O2+H2O+4e-===4OH-。2．电解质是H2SO4溶液（酸性电解质）负极的电极反应式为：H2+2e-===2H+正极是O2得到电子，即：O2+4e-===2O2-，O2-在酸性条件下不能单独存在，只能结合H+生成H2O即：O2-+2H+===H2O，因此正极的电极反应式为：O2+4H++4e-===2H2O(O2+4e-===2O2-，2O2-+4H+===2H2O)3.电解质是NaCl溶液（中性电解质）负极的电极反应式为：H2+2e-===2H+正极的电极反应式为：O2+H2O+4e-===4OH-说明：1.碱性溶液反应物、生成物中均无H+2.酸性溶液反应物、生成物中均无OH-3.中性溶液反应物中无H+和OH-4.水溶液中不能出现O2-二、甲醇燃料电池甲醇燃料电池以铂为两极,用碱或酸作为电解质：1．碱性电解质（KOH溶液为例）总反应式：2CH4O+3O2+4KOH===2K2CO3+6H2O正极的电极反应式为：3O2+12e-+6H20===12OH-2负极的电极反应式为：CH4O-6e-+8OH-===CO32-+6H2O2.酸性电解质（H2SO4溶液为例）总反应:2CH4O+3O2===2CO2+4H2O正极的电极反应式为：3O2+12e-+12H+===6H2O负极的电极反应式为：2CH4O-12e-+2H2O===12H++2CO2说明：乙醇燃料电池与甲醇燃料电池原理基本相同三、甲烷燃料电池甲烷燃料电池以多孔镍板为两极,电解质溶液为KOH，生成的CO2还要与KOH反应生成K2CO3，所以总反应为：CH4+2KOH+2O2===K2CO3+3H2O。负极发生的反应：CH4–8e-+8OH-==CO2+6H2OCO2+2OH-==CO32-+H2O，所以：负极的电极反应式为：CH4+10OH-+8e-===CO32-+7H2O正极发生的反应有：O2+4e-===2O2-和O2-+H2O===2OH-所以：正极的电极反应式为：O2+2H2O+4e-===4OH-说明：掌握了甲烷燃料电池的电极反应式，就掌握了其它气态烃燃料电池的电极反应式四、铝–空气–海水电池我国首创以铝–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。负极的电极反应式为：4Al－12e－===4Al3+；正极的电极反应式为：3O2+6H2O+12e－===12OH－总反应式为：4Al+3O2+6H2O===4Al(OH)3说明:铝板要及时更换,铂做成网状是为了增大与氧气的接触面积.高中常见的原电池电极反应式的书写（十年高考）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）。3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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)32Fe(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-==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+2OH－（还原反应)化学方程式Zn+2MnO2+2H2O==Zn(OH)2+MnOOH7、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+2Ag8、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–+3H210、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，4二次电池（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+2H2O2、铁--镍电池：（负极--Fe、正极—NiO2、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–==NiO2+2H2O(氧化反应)总化学方程式Fe+NiO2+2H2O充电放电Fe(OH)2+Ni(OH)23、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LiFePO44、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：2Ni(OH)2－2e—+2OH–==2NiOOH+2H2O(氧化反应)总化学方程式Cd+2NiOOH+2H2O充电放电Cd(OH)2+2Ni(OH)25、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充电放电LaNi5+6Ni(OH)26、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-+6OH–==3Zn(OH)2(氧化反应)Ni(OH)2+Cd(OH)25正极：2FeO42—+6e-+8H2O==2Fe(OH)3+10OH–(还原反应)充电时阴极：3Zn(OH)2+6e-==3Zn+6OH–(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+4KOH7、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+xLi+(氧化反应)正极：Li（1-x)CoO2+xe-+xLi+==LiCoO2(还原反应)充电时阴极：Li(1-x)C6+xLi++xe-＝LiC6(还原反应)阳极：LiCoO2–xe-＝Li(1-x)CoO2+xLi+(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===2H2O2、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===2H2O3、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61．碱性电解质（铂为两极、电解液KOH溶液）正极：3O2+12e-+6H20===12OH