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文档简介
第四章化学反应与电能第一节原电池升失氧还原剂,降得还氧化剂氧化剂有氧化性,氧化剂被还原。还原剂有还原性,还原剂被氧化。升(化合价升高)失(失去电子)氧(被氧化、氧化反应、生成氧化产物)还原剂(还原性)降(化合价降低)得(得到电子)还(被还原、还原反应、生成还原产物)氧化剂(氧化性)负极:氧化反应正极:还原反应(锌片)Zn-2e-=Zn2+
(铜片)
2H++2e-=H2↑反应方程式:Zn+2H+=Zn2++H2↑AZnCu稀H2SO4原电池是将
能转化为
能的装置。化学电Cu-Zn原电池+e-活泼金属、发生氧化反应、失去电子、电子流出、电流流进的极为负极;
较不活泼金属或非金属导体、发生还原反应、得到电子、电子流进、电流流出的极为正极。
阳离子向正极移动,阴离子向负极移动。负极发生失电子的氧化反应;正极发生得电子的还原反应Zn+
Cu
e-Zn2+Zn2+Zn2+Zn2+Zn2+Zn2+H+H+H+H+H+H+H+H+阳离子向正极移动,阴离子向负极移动H2H2阳离子:负极→正极阴离子:负极←正极阳离子增加阳离子减少A
ZnCuH2SO4溶液A
FeCCuSO4溶液A
CuAgAgNO3溶液负极:正极:Zn-2e-=Zn2+
Cu2++2e-=Cu(1)(2)(3)2H++2e-=H2↑Fe-2e-=Fe2+
Ag++e-=AgCu-2e-=Cu2+
Zn+2H+=Zn2++H2↑Fe+Cu2+=Fe2++CuCu+2Ag+=Cu2++2Ag+++e-e-e-总反应:离子移动方向阳离子→正极阴离子→
负极A
FeCuH2SO4溶液A
FeCFeCl3溶液A
CuAgAgNO3溶液负极:正极:Fe-2e-=Fe2+
Fe3++e-=Fe2+(1)(2)(3)2H++2e-=H2↑Fe-2e-=Fe2+
Ag++e-=AgCu-2e-=Cu2+
Fe+2H+=Fe2++H2↑2Fe3++Fe=3Fe2+
Cu+2Ag+=Cu2++2Ag
+++e-e-e-根据总反应设计原电池。Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑总反应:2FeCl3+Fe=3FeCl2Cu+2Ag+=Cu2++2Ag原电池的形成条件(1)活动性不同的金属(或一种金属和一种非金属导体)作电极。(2)两电极插入电解质溶液中。(3)形成闭合回路。(4)自发地发生氧化还原反应。A能形成原电池吗?原因:没有形成闭合回路形成闭合回路:盐桥盐桥CuSO4溶液ZnCu正极(铜电极):Cu2++2e-=Cu负极(锌电极):Zn=Zn2++2e-总反应:Zn+Cu2+=Cu+Zn2+盐桥(如KCl)的作用:能产生持续、稳定的电流。盐桥中离子移动方向阳离子→
正极阴离子→
负极请将反应:Fe+Cu2+=Cu+Fe2+设计成一个原电池。1.电解液:
。2.电极材料:
正极
,负极
。3.电极反应式:负极:
.正极:
.1.电解液:
硫酸铜、氯化铜、硝酸铜等可溶性铜盐溶液2.电极材料:
负极:铁,
正极:铜、石墨或比铁不活泼的其他金属
拓展:Fe-2e-=Fe2+Cu2++2e-=Cu原电池原理的应用
加快反应速率:
例如,实验室制H2时,由于锌太纯,反应一般较慢,可加入少量CuSO4以加快反应速率。少量锌先置换出铜,置换出的铜附着在锌上,构成原电池,锌失电子速率加快。
a速率更快,斜率更大AZn+H2SO4(稀)=ZnSO4+H2↑Zn+CuSO4=Cu+ZnSO4氢氧燃料电池结构负极:2H2-4e-=4H+(氧化反应)正极:O2+4e-+4H+
=2H2O(还原反应)总反应:2H2+O2=2H2O00+1-2氢氧燃料电池,酸性(H2SO4)电解质
注意溶液中没有O2-,只有H+或OH-,酸性电解质溶液中不可能有OH-负极正极负极:2H2-4e-+4OH-=4H2O氢氧燃料电池,碱性(KOH)电解质
总反应:2H2+O2=2H2O正极:O2+2H2O+4e-=4OH-00+1-2
注意溶液中没有O2-,只有H+或OH-,碱性电解质溶液中不可能有H+电极反应式遵循电荷守恒和质量守恒负极正极负极:2H2-4e-+4OH-=4H++4OH-正极:O2+4H++4e-+4OH-=2H2O+4OH-
甲烷燃料电池中,电解质为酸性(H2SO4)溶液,电极反应式分别为:总反应:CH4+2O2=CO2+2H2O-4+4负极:CH4=CO2-40+4-2+1-2正极:O2+4H++4e-=2H2O-8e-+2H2O+8H+先氧守恒,再电荷守恒负极正极
甲烷燃料电池,电解质为KOH溶液,写出电极反应式和总反应式①CH4+2O2=CO2+2H2O②2KOH+CO2=K2CO3+H2O①+②总反应:CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O①+②总离子反应:CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O正极:2O2+4H2O+8e-=8OH-(负极+正极)电池总反应:CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O-4+4负极:CH4=CO32-
-8e-+10OH-+7H2O先电荷守恒,再氧或氢守恒
甲醇(CH3OH)燃料电池中,电解质为酸性(H2SO4)溶液,电极反应式分别为:总反应:2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O-2+4负极:CH3OH
=CO2-20+4-2+1-2正极:O2+4H++4e-=2H2O-6e-+1H2O+6H+先氧守恒,再电荷守恒负极正极
甲醇(CH3OH)燃料电池,电解质为KOH溶液,写出电极反应式和总反应式2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O正极:2O2+4H2O+8e-=8OH-(负极+正极)电池总反应:2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O-2+4负极:CH3OH
=CO32-
-6e-+8OH-+6H2O先电荷守恒,再氧或氢守恒-20+4-2+1-2负极正极甲醇(CH3OH)燃料电池(1)酸性电解质
(2)碱性电解质负极:CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+正极:O2+4e-+4H+=2H2O总反应:2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O-2+40-2负极:CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O正极:O2+2H2O+4e-=4OH-总反应:2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O-2+40-21.甲烷燃料电池(1)高温下能传导O2-总反应:CH4+2O2=CO2+2H2O负极:CH4+4O2--8e-=CO2+2H2O正极:2O2+8e-=4O2-(2)熔融碳酸盐总反应:CH4+2O2=CO2+2H2O负极:CH4+4CO32--8e-=5CO2+2H2O正极:2O2+4CO2+8e-=4CO32-2.CO燃料电池(总反应方程式均为:2CO+O2=2CO2)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)
负极:2CO+2CO32--4e-=4CO2
正极:O2+4e-+2CO2=2CO32-3.肼燃料电池(铂为两极、电解液KOH溶液)
负极:N2H4+4OH--4e-=N2+4H2O正极:O2+2H2O+4e-=4OH—
总反应方程式N2H4+O2=N2+2H2O4.高铁电池(负极—Zn,正极—碳,电解液:KOH和K2FeO4)
负极:3Zn-6e-+6OH-=3Zn(OH)2
正极:2FeO42-+6e-+8H2O=2Fe(OH)3+10OH-
总反应化学方程式:3Zn+2K2FeO4+8H2O=3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH
1.甲烷燃料电池(1)高温下能传导O2-总反应:CH4+2O2=CO2+2H2O负极:
正极:(2)熔融碳酸盐总反应:CH4+2O2=CO2+2H2O负极:
正极:
2.CO燃料电池(总反应方程式均为:2CO+O2=2CO2)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)
负极:
正极:
3.肼燃料电池(铂为两极、电解液KOH溶液)
负极:
正极:
总反应方程式N2H4+O2=N2+2H2O4.高铁电池(负极—Zn,正极—碳,电解液:KOH和K2FeO4)
负极:
正极:
总反应化学方程式:3Zn+2K2FeO4+8H2O=3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH
5.银锌电池:(负极—Zn,正极-Ag2O,电解液:NaOH)
负极:
正极:
总反应化学方程式:Zn+Ag2O=ZnO+2Ag6.镁/H2O2
酸性燃料电池
负极:
正极:
总反应化学方程式:Mg+H2O2+2H+=Mg2++2H2O7.铅蓄电池:(负极—Pb正极—PbO2
电解液—稀硫酸)
负极Pb:
正极:
总化学方程式Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O8.镍镉电池(负极-Cd、正极—NiOOH、电解液:KOH溶液)
负极:
正极:
总化学方程式Cd+2NiOOH+2H2O=Cd(OH)2+2Ni(OH)2
1.甲烷燃料电池(1)高温下能传导O2-总反应:CH4+2O2=CO2+2H2O负极:CH4+4O2--8e-=CO2+2H2O正极:2O2+8e-=4O2-(2)熔融碳酸盐总反应:CH4+2O2=CO2+2H2O负极:CH4+4CO32--8e-=5CO2+2H2O正极:2O2+4CO2+8e-=4CO32-2.CO燃料电池(总反应方程式均为:2CO+O2=2CO2)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)
负极:2CO+2CO32--4e-=4CO2
正极:O2+4e-+2CO2=2CO32-3.肼燃料电池(铂为两极、电解液KOH溶液)
负极:N2H4+4OH--4e-=N2+4H2O正极:O2+2H2O+4e-=4OH—
总反应方程式N2H4+O2=N2+2H2O4.高铁电池(负极—Zn,正极—碳,电解液:KOH和K2FeO4)
负极:3Zn-6e-+6OH-=3Zn(OH)2
正极:2FeO42-+6e-+8H2O=2Fe(OH)3+10OH-
总反应化学方程式:3Zn+2K2FeO4+8H2O=3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH
①氧化剂与还原剂在工作时不断补充;②反应产物不断排出;③能量转化率高(超过80%),普通的只有30%,有利于节约能源。燃料电池与前几种电池的差别:①燃料做负极,助燃剂氧气为正极②电极材料一般不参加化学反应,只起传导电子的作用。其它燃料电池:烃、肼、甲醇、氨、煤气燃料电池……燃料电池的规律
燃料电池的特点及电极反应式的书写①燃料作负极,失电子发生氧化反应;氧气或空气作正极,得电子发生还原反应。②电极本身不参与氧化还原反应,起导电作用。③总反应方程式为燃料燃烧反应和燃烧产物与电解质溶液反应的叠加反应式。④一般来讲,书写燃料电池的化学反应方程式,需要高度注意电解质的酸碱性。书写电极反应式时,酸性溶液中不能出现OH-,碱性溶液中不能出现H+,水溶液中不能出现O2-。如氢氧燃料电池有酸式和碱式两种,在酸溶液中负极反应式为2H2-4e-=4H+,正极反应式为O2+4H++4e-=2H2O,不可能出现OH-;在碱溶液中负极反应式为2H2+4OH--4e-=4H2O,正极为:O2+2H2O+4e-=4OH-,不可能有H+出现。
常见燃料电池的电极反应在燃料电池中,电解质溶液参与电极反应,电解质酸碱性的改变,引起电极反应的变化,但不影响燃料及O2的性质。电极反应在遵守质量守恒定律、电荷守恒、电子得失守恒的同时,还要特别考虑电解质溶液是否参与反应。(1)甲烷燃料电池。电解质:KOH正极(通O2):2O2+4H2O+8e-=8OH-负极(通CH4):CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O总反应:CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O(2)甲醇燃料电池。电解质:KOH正极:O2+2H2O+4e-=4OH-负极:CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O总反应:2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O
负极失电子所得氧化产物和正极得电子所得还原产物,与溶液的酸碱性有关(如+4价的C在酸性溶液中以CO2形式存在,在碱性溶液中以CO32-形式存在)练习1.今有2H2+O2=2H2O,稀硫酸做电解质,构成燃料电池,则负极通的是
,正极通的是
,电极反应式是:氢气氧气00+1-2负极:2H2-4e-=4H+正极:O2+4e-+4H+=2H2O总反应:2H2+O2=2H2O0+10-2
如把稀硫酸改为氢氧化钾做电解质,则电极反应式是:负极:2H2+4OH--4e-=4H2O正极:O2+2H2O+4e-=4OH-总反应:2H2+O2=2H2O0+10-2氢氧燃料电池(酸性电解质)负极:2H2-4e-=4H+总反应:2H2+O2=2H2O0+1正极:O2+4e-=2O2-溶液中O2-不存在,2O2-+4H+=2H2O正极:O2+4H++4e-=2H2O负极:2H2-4e-+4OH-=4H++4OH-正极:O2+4H++4e-+4OH-=2H2O+4OH-负极:2H2-4e-+4OH-=4H2O
正极:O2+2H2O+4e-=4OH-由碱性变酸性电解质:负极:2H2-4e-+4OH-+4H+=4H2O+4H+
正极:O2+2H2O+4e-+4H+=4OH-+4H+负极:2H2-4e-=4H+
正极:O2+4H++4e-==2H2O氢氧燃料电池(碱性电解质)总反应:2H2+O2=2H2O由酸性变碱性电解质:氢氧燃料电池(酸性电解质)总反应:2H2+O2=2H2O0-22.甲烷燃料电池(1)酸性(H2SO4)电解质
(2)碱性(KOH)电解质总反应:CH4+2O2=CO2+2H2O负极:CH4-8e-+2H2O=CO2+8H+
正极:O2+4H++4e-=2H2O-4+40-2①CH4+2O2=CO2+2H2O②2KOH+CO2=K2CO3+H2O①+②总反应:CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O①+②总离子反应:CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O负极:CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O正极:2O2+4H2O+8e-=8OH-(负极+正极)电池总反应:CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O-4+40-2甲烷燃料电池CH4+2O2=CO2+2H2O先写总反应标化合价,确定正负极的反应物-4+40-2负极:CH4-8e-+2H2O=CO2+8H+
正极:O2+4H++4e-=2H2O酸性电解质:总反应:CH4+2O2=CO2+2H2O由酸性变碱性电解质:负极:CH4-8e-+2H2O+8OH-=CO2+8H++8OH-
得到:①CH4-8e-+2H2O+8OH-=CO2+8H2O,又:2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O离子方程:②CO2+2OH-=CO32-+H2O
①+②得到:CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O正极:O2+4H++4e-+4OH-=2H2O+4OH-
得到:O2+2H2O+4e-=4OH-
负极:CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O
正极:O2+2H2O+4e-=4OH-碱性电解质:总反应:CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O由碱性变酸性电解质:碱性电解质:负极:CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O
正极:O2+2H2O+4e-=4OH-负极:①CH4-8e-+10OH-+10H+=CO32-+7H2O+10H+
②CO32-+2H+=CO2+H2O①+②得到:CH4-8e-+2H2O=CO2+8H+
酸性电解质:负极:CH4-8e-+2H2O=CO2+8H+
正极:O2+4H++4e-=2H2O3.CO燃料电池(1)酸性电解质(2)碱性电解质4.甲醇燃料电池(1)酸性电解质(2)碱性电解质负极:CO+H2O-2e-=CO2+2H+正极:O2+4e-+4H+=2H2O总反应:2CO+O2=2CO2+2+40-2负极:CO+4OH--2e-=CO32-+2H2O正极:2O2+4H2O+8e-=8OH-总反应:2CO+O2+2H2O=2CO32-+4OH-+2+40-2负极:CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+正极:O2+4e-+4H+=2H2O总反应:2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O-2+40-2负极:CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O正极:O2+2H2O+4e-=4OH-总反应:2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O-2+40-2甲醇燃料电池2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O先写总反应标化合价,确定正负极的反应物-2+40-2负极:CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+
正极:O2+4H++4e-=2H2O酸性电解质:总反应:2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O由酸性变碱性电解质:负极:CH3OH-6e-+H2O+8OH-=CO2+6H++8OH-碱性电解质:负极:CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O正极:O2+2H2O+4e-=4OH-总反应:2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O2.氢氧燃料电池(1)酸性电解质(2)碱性电解质3.甲烷燃料电池(1)酸性电解质(2)碱性电解质负极:2H2-4e-=4H+正极:O2+4e-+4H+=2H2O总反应:2H2+O2=2H2O负极:2H2+4OH--4e-=4H2O正极:O2+2H2O+4e-=4OH-总反应:2H2+O2=2H2O负极:CH4-8e-+2H2O=CO2+8H+
正极:O2+4H++4e-=2H2O总反应:CH4+2O2=CO2+2H2O负极:CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O正极:2O2+4H2O+8e-=8OH-总反应:CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O4.CO燃料电池(1)酸性电解质(2)碱性电解质3.甲醇燃料电池(1)酸性电解质(2)碱性电解质负极:CO+H2O-2e-=CO2+2H+正极:O2+4e-+4H+=2H2O总反应:2CO+O2=2CO2负极:CO+4OH--2e-=CO32-+2H2O正极:2O2+4H2O+8e-=8OH-总反应:2CO+O2+2H2O=2CO32-+4OH-负极:CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+正极:O2+4e-+4H+=2H2O总反应:2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O负极:CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O正极:O2+2H2O+4e-=4OH-总反应:2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O乙醇燃料电池(1)碱性电解质(铂为两极、电解液KOH溶液)
总反应式:C2H5OH+3O2+4OH-=2CO32-+5H2O
负极:C2H5OH+16OH--12e-=2CO32-+11H2O
正极:3O2+6H2O+12e-=12OH-
(2)酸性电解质(铂为两极、电解液H2SO4
溶液)
总反应式:C2H5OH+3O2=2CO2+3H2O
负极:C2H5OH+3H2O-12e-=2CO2+12H+
正极:3O2+12H++12e-=6H2O高铁电池(负极—Zn,正极—碳,电解液:KOH和K2FeO4)
负极:3Zn-6e-+6OH-=3Zn(OH)2
正极:2FeO42-+6e-+8H2O=2Fe(OH)3+10OH-
总反应化学方程式:
3Zn+2K2FeO4+8H2O=3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH
5.银锌电池:(负极—Zn,正极-Ag2O,电解液:NaOH)
负极:Zn-2OH--2e-=ZnO+H2O
正极:Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-
总反应化学方程式:Zn+Ag2O=ZnO+2Ag6.高铁电池(负极—Zn,正极—碳,电解液:KOH和K2FeO4)
负极:3Zn-6e-+6OH-=3Zn(OH)2
正极:2FeO42-+6e-+8H2O=2Fe(OH)3+10OH-
总反应化学方程式:
3Zn+2K2FeO4+8H2O=3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH
18.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)
负极:C3H8-20e-+10CO32-=3CO2+4H2O
正极:5O2+20e-+10CO2=10CO32-
总反应方程式C3H8+5O2=3CO2+4H2O(2)酸性电解质(电解液H2SO4溶液)
负极:C3H8-20e-+6H2O=3CO2+20H-
正极:5O2+20e-+26H+=10H2O
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)
负极:C3H8-20e-+26OH-=3CO32-+17H2O
正极:5O2+20e-+10H2O=20OH-
总反应方程式C3H8+5O2+6KOH=3K2CO3+7H2O1.氢氧燃料电池(1)酸性电解质
(2)碱性电解质2.甲烷燃料电池(1)酸性电解质
(2)碱性电解质3.CO燃料电池(1)酸性电解质
(2)碱性电解质4.甲醇燃料电池(1)酸性电解质
(2)碱性电解质A
FeCFeCl3溶液负极:正极:总反应:1.写出电极反应和总反应2.高铁电池(负极—Zn,正极—碳,电解液:KOH和K2FeO4)
负极:
正极:
总反应化学方程式:
3Zn+2FeO42-+8H2O=3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4OH-
7.乙醇燃料电池(1)碱性电解质(铂为两极、电解液KOH溶液)
总反应式:C2H5OH+3O2+4OH-=2CO32-+5H2O
负极:
正极:(2)酸性电解质(铂为两极、电解液H2SO4
溶液)
总反应式:C2H5OH+3O2=2CO2+3H2O
负极:
正极:A
Mg
AlNaOH溶液A
Fe
Cu浓HNO3A
Fe
CuNaCl溶液负极:正极:2Al-6e-+8OH-=2AlO2-+4H2O
6H2O+6e-=6OH-+3H2↑Cu-2e-=Cu2+
2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑Cu+4H++2NO3-=Cu2++2NO2↑+2H2O+++总反应:O22NO3-+2e-+4H+=2NO2↑+2H2O2Fe–4e-=2Fe2+2H2O+O2+4e-=4OH-2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2甲烷燃料电池(1)酸性(H2SO4)电解质
(2)碱性(KOH)电解质总反应:CH4+2O2=CO2+2H2O负极:CH4-8e-+2H2O=CO2+8H+
正极:O2+4H++4e-=2H2O-4+40-2①CH4+2O2=CO2+2H2O②2KOH+CO2=K2CO3+H2O①+②总反应:CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O①+②总离子反应:CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O负极:CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O正极:2O2+4H2O+8e-=8OH-(负极+正极)电池总反应:CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O-4+40-21.铁碳电池(吸氧腐蚀):(负极-Fe,正极-C,电解液:中或碱性)
负极:Fe-2e-=Fe2-
正极:O2+H2O+4e-=4OH-
总反应化学方程式:2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2。4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3,铁锈的主要成分:Fe2O3·xH2O。
2.镁铝与氢氧化钠组成原电池(负极-Al,正极-Mg,电解液:KOH)
负极:2Al-6e-+4OH-=2AlO2-+2H2O正极:2H2O+2e-=2OH-+H2↑
总反应:2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑3.银锌电池:(负极—Zn,正极-Ag2O,电解液:NaOH)
负极:Zn-2OH--2e-=ZnO+H2O正极:Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-
总反应化学方程式:Zn+Ag2O=ZnO+2Ag4.高铁电池(负极—Zn,正极—碳,电解液:KOH和K2FeO4)
负极:3Zn-6e-+6OH-=3Zn(OH)2
正极:2FeO42-+6e-+8H2O=2Fe(OH)3+10OH-
总反应化学方程式:3Zn+2K2FeO4+8H2O=3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH
5.铝—空气—海水电池
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:4Al-12e-=4Al3+
正极:3O2+6H2O+12e-=12OH-
总反应式为:4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)36.铝镍电池:(负极—Al,正极—Ni,电解液—NaCl溶液)
负极:4Al-12e-=4Al3+
正极:3O2+6H2O+12e-=12OH-
总反应化学方程式:4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3(海洋灯标电池)7.镁/H2O2
酸性燃料电池
负极:Mg-2e-=Mg2-
正极:H2O2+2H++2e-=2H2O
总反应化学方程式:Mg+H2O2+2H+=Mg2++2H2O8.铅蓄电池:(负极—Pb正极—PbO2
电解液—稀硫酸)
负极Pb:Pb+SO42--2e-=PbSO4正极:PbO2+4H++SO42-+2e-=PbSO4+2H2O
总化学方程式Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O9.镍镉电池(负极-Cd、正极—NiOOH、电解液:KOH溶液)
负极:Cd+2OH--2e-=Cd(OH)2
正极:2NiOOH+2H2O+2e-=2Ni(OH)2+2OH-
总化学方程式Cd+2NiOOH+2H2O=Cd(OH)2+2Ni(OH)2
10.甲烷燃料电池
甲烷燃料电池以多孔镍板为两极,(1)碱性电解质(KOH溶液为例)
总反应为:CH4+2KOH+2O2=K2CO3+3H2O。
负极:CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O
正极:O2+2H2O+4e-=4OH-(2)酸性电解质(H2SO4溶液为例)
总反应:CH4+2O2=CO2+2H2O
负极:CH4+2H2O-8e-=CO2+8H+正极:2O2+8e-+8H+=4H2O
(3)中性电解质(NaCl溶液为例)
总反应:CH4+2O2=CO2+2H2O
负极:CH4+2H2O-8e-=CO2+8H+正极:2O2+8e-+4H2O=8OH-(4)高温下能传导O2-
总反应:CH4+2O2=CO2+2H2O负极:CH4+4O2--8e-=CO2+2H2O正极:2O2+8e-=4O2-(5)熔融碳酸盐
总反应:CH4+2O2=CO2+2H2O负极:CH4+4CO32--8e-=5CO2+2H2O正极:2O2+4CO2+8e-=4CO32-11.甲醇燃料电池(1)碱性电解质(铂为两极、电解液KOH溶液)
负极:CH3OH
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