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电化学的方程式.doc

上传人:pc****0 文档编号:7171838 上传时间:2024-12-27 格式:DOC 页数:5 大小:47KB 下载积分:10 金币
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几种常见的“燃料电池”的电极反应式的书写 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。燃料电池有很多,下面主要介绍几种常见的燃料电池,希望达到举一反三的目的。 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- + 2 H+ === 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- 负极的电极反应式为:CH4O -6E-+8OH- === CO32-+ 6H2O   2. 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 + 6H2O   CO2 + 2OH- == CO32- + H2O,所以: 负极的电极反应式为:CH4 + 10 OH- + 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. 常用原电池方程式   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-== 4H+   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- + 4OH- == 4H2O   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-+ SO42-== PbSO4   总反应式:   Pb+PbO2+4H++ 2SO42- == 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- == CO32- + 7H2O   总反应式:CH4 + 2O2 + 2OH- == CO32- + 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- == 2CO32- (持续补充CO2气体)   负极:2CO + 2CO32- - 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
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