高中常见的原电池电极反应式的书写
1、伏打电池:(负极—Zn,正极—Cu,电解液—H2SO4)
-2++-负极: Zn–2e==Zn 正极: 2H+2e==H2↑
总反应离子方程式 Zn + 2H== H2↑+ Zn
2、铁碳电池(析氢腐蚀):(负极—Fe,正极—C,电解液——酸性)
负极: Fe–2e-==Fe2+ 正极:2H++2e-==H2↑
总反应离子方程式 Fe+2H+==H2↑+Fe2+
3、铁碳电池(吸氧腐蚀):(负极—Fe,正极—C,电解液——中性或碱性)
负极: 2Fe–4e-==2Fe2+ 正极:O2+2H2O+4e-==4OH?
总反应化学方程式:2Fe+O2+2H2O==2Fe(OH)2
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)
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)
5、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==4Al-+ 2+ 3+ 正极 :3O2+6H2O+12e==12OH --
总反应式为: 4Al+3O2+6H2O===4Al(OH)3 (铂网增大与氧气的接触面)(海洋灯标电池)
6、普通锌锰干电池:(负极——Zn,正极——碳棒,电解液——NH4Cl糊状物)
负极:Zn–2e-==Zn2+ 正极:2MnO2+2NH4++2e-==Mn2O3 +2NH3+H2O
总反应化学方程式:Zn+2NH4Cl+2MnO2=ZnCl2+Mn2O3+2NH3+H2O
7、碱性锌锰干电池:(负极——Zn,正极——碳棒,电解液KOH糊状物)
负极:Zn + 2OH– 2e-== Zn(OH)2 正极:2MnO2 + 2H2O + 2e-==2MnO(OH) +2OH- 总反应化学方程式:Zn +2MnO2 +2H2O == Zn(OH)2 + MnO(OH)
8、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 + 2Ag
9、镁铝电池:(负极--Al,正极--Mg,电解液KOH)
负极(Al): 2Al + 8OH-+6e- = 2AlO2-+4H2O 正极(Mg): 6H2O + 6e- = 3H2↑+6OH– 总反应化学方程式: 2Al + 2OH- + 2H2O = 2AlO2-+ 3H2↑
10、一次性锂电池:(负极--金属锂,正极--石墨,电解液:LiAlCl4-SOCl2) 负极 :8Li -8e-=8 Li + 正极 :3SOCl2+8e-=SO32-+2S+6Cl-
总反应化学方程式 8Li+ 3SOCl+ 6LiCl + 2S
1、铅蓄电池:(负极—Pb 正极—PbO2 电解液— 稀硫酸)
-2--+2-放电时:负极: Pb-2e+SO4==PbSO4 正极: PbO2+2e+4H+SO4==PbSO4+2H2O
总化学方程式 Pb+PbO2 + 2H2SO4==2PbSO4+2H2O
2、镍镉电池(负极--Cd 、正极—NiOOH、电解液: KOH溶液)
Ni(OH)2+Cd(OH)2?正极: 2NiOOH + 2e— + 2H2O == 2Ni(OH)2+ 2OH–
正极: 2NiOOH + 2e + 2H2O == 2Ni(OH)2+ 2OH—– 放电时 负极: Cd -2e— + 2 OH– == Cd(OH)2
总化学方程式 Cd + 2NiOOH + 2H2O===Cd(OH)2 + 2Ni(OH)2
1
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。电极反应式书写,先写正极,再写负极。
1、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,有下列四种情况,但总反应式均相同:
(1)电解质是KOH溶液(碱性电解质)
负极:2H2 – 4e + 4OH === 4H2O 正极:O2 + 2H2O + 4e === 4OH
总反应方程式: 2H2 + O2 === 2H2O
(2)电解质是H2SO4溶液(酸性电解质)
负极:2H2 –4e- === 4H+ 正极:O2 + 4H+ + 4e- === 2H2O
总反应方程式 2H2 + O2 === 2H2O
(3)电解质是NaCl溶液(中性电解质)
负极:2H2 – 4e- === 4H+ 正极:O2 + 2H2O + 4e- === 4OH—
总反应方程式 2H2 + O2 === 2H2O
(4)电解质为熔融K2CO3(盐)
负极:2H2 – 4e-+2CO32- === 2CO2↑+2H2O 正极:O2 + 4e-+2CO2 === 2CO32—
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
3、中性溶液反应物中无H和OH+ + -—-— 2、水溶液中不能出现O -2--— 4、酸性溶液反应物、生成物中均无OH
2、甲醇燃料电池 (注:乙醇燃料电池与甲醇相似 )
(1)碱性电解质(铂为两极、电解液KOH溶液)
正极:3O2 + 12e- + 6H2O=== 12OH- 负极:2CH3OH – 12e- + 16OH— === 2CO32- +12H2O
总反应化学方程式:2CH3OH + 3O2 + 4KOH === 2K2CO3 + 6H2O
总反应离子方程式:2CH3OH + 3O2 + 4OH-=== 2CO32-+ 6H2O
(2)酸性电解质(铂为两极、电解液H2SO4溶液)
正极:3O2 + 12e- + 12H+ == 6H2O 负极:2CH3OH –12e- +2H2O==12H++2CO2
总反应式 2CH3OH + 3O2 === 2CO2 + 4H2O
3、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入负极,空气与CO2的混合气入正极)
- 2-2-- 正极: O2 + 4e+ 2CO2 = 2CO3 负极: 2CO+2CO3 – 4e==4CO2
(2)酸性电解质(铂为两极、电解液H2SO4溶液)
正极: O2 + 4e- + 4H+ == 2H2O 负极: 2CO – 4e- + 2H2O== 2CO2 +4H+
4、甲烷燃料电池
1.碱性电解质(铂为两极、电解液KOH溶液)
正极: 2O2 + 2H2O + 8e- == 8OH— 负极: CH4 + 10OH— -8e- == CO32- + 7H2O
总反应方程式: CH4 + 2KOH+ 2O2 === K2CO3 + 3H2O
2、酸性电解质(铂为两极、电解液H2SO4溶液)
正极: 2O2 + 8e+ 8H == 4H2O 负极: CH4 - 8e + 2H2O == 8H + CO2
总反应方程式 CH4 + 2O2 === CO2 + 2H2O - + -+
2
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)。 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 (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 (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)
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 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 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 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)
Ni(OH)2+Cd(OH)2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 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 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)
阳极:2Fe(OH)3 -6e-+ 10OH–==2FeO42—+ 8H2O (氧化反应) 总化学方程式 3Zn + 2K2FeO4 + 8H2O 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 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 === 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
五、甲烷燃料电池
1.碱性电解质(铂为两极、电解液KOH溶液)
正极: 2O2 + 2H2O + 8e- == 8 OH— (还原反应)
负极: CH4 + 10OH—-- 8e- == CO32- + 7H2O (氧化反应)
总反应方程式 CH4 + 2KOH+ 2O2 === K2CO3 + 3H2O
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)
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