一些常见化学电池电极反应式
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(碱性介质)
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(中性介质)
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⁻+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
参考资料来源:百度百科-原电池
2024-09-20 广告
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.
从中找一下规律,别的就会写了。
亲爱的同学们,知道锂离子电池电极反应式怎么判断锂和钴价态变化?得失电子数?正负极?怎么配平电荷守恒?有无后续反应?遵循什么步骤和原理?乾隆老师独特思路方法呈现给大家,欢迎观看、点赞、收藏、提问和分享!
负极:Zn-2e- =Zn2+
一、原电池电极反应式的书写
(一)原则:
负极:失电子,发生氧化反应(一般是负极本身失电子)
正极:得电子,发生还原反应(一般是溶液中阳离子在正极上得电子,但也可能是O2在正极上得电子(吸氧腐蚀),或正极本身得电子)
总反应式(电池反应)= 正极反应式 + 负极反应式
对于可逆电池,一定要看清楚“充电、放电”的方向。放电的过程应用原电池原理,充电的过程应用电解池原理。
(二)具体分类判断
1.第一类原电池:①两个活泼性不同的电极(金属与金属、金属与石墨碳棒、金属与难溶金属氧化物);②电解质溶液,至少要能与一个电极发生有电子转移的氧化还原反应,一般是置换反应;③两电极插入电解质溶液中且用导线连接。
方法:先找出两极相对活泼性,相对活泼的金属作负极,负极失去电子发生氧化反应,形成阳离子进入溶液;较不活泼的金属作正极,溶液中原有的阳离子按氧化性强弱顺序在正极上得到电子还原反应,析出金属或氢气,正极材料不参与反应。如:Mg—Al—HCl溶液构成的原电池中,负极为Mg。 但Mg—Al—NaOH溶液构成的原电池中,负极为Al(Mg与NaOH溶液不反应,Al是两性金属,可以与NaOH溶液反应)。再分析进入溶液的微粒能否在电解质环境中存在 (得失电子不能同时在同极上发生),不能存在时应考虑其与电解质之间的后续反应。
如:Mg、Al在碱性环境中构成的原电池
解析:在碱性环境中Al 比 Mg活泼,其反实质为Al与碱溶液的反应:2Al+2OH-+6H2O=2AlO2-+3H2↑+4H2O
∴负极:2Al - 6e- + 8OH- = 2AlO2- + 4H2O
正极:6H2O + 6e- =3 H2↑ + 6OH-
注意:Al-3e-=Al3+,此时Al3+在碱性环境不能稳定存在,会与OH-(过量)结合转化为AlO2-
2.第二类原电池:① 两个活动性不同的电极; ②任何电解质溶液( 酸、碱、盐皆可);③ 形成回路。 这类原电池的特点是电极与电解质溶液不发生置换反应,电解质溶液只起导电作用。正极一般是吸氧腐蚀的电极反应式:O2+2H2O+4e- = 4OH-。微电池(即若干微小的原电池)为不正规的原电池。合金或不纯的金属在潮湿空气中就能形成微电池。电化学腐蚀即微电池腐蚀,依然是原电池原理。一般原电池和微电池的区别在于前者中两个电极不直接接触,故前者电流是在导线中流动,而后者电流是在金属体内部流过。微电池腐蚀分为析氢腐蚀(发生在酸性较强的溶液里,正极上H+被还原)和吸氧腐蚀 (发生在中性、碱性或极弱酸性溶液里,正极上是氧气被还原:O2+2H2O+4e- =4OH-)。
3.燃料电池:
燃料电池的电极反应(主要是负极的电极方程式)是一个难点。我们知道,一般的燃料电池大多是可燃性物质(主要是可燃性气体)与氧气及电解质溶液共同组成的原电池,虽然可燃性物质与氧气在不同的电极反应,但其总反应方程式是可燃物在氧气中燃烧。由于涉及电解质溶液,所以燃烧产物可能还要与电解质溶液反应,再写出燃烧产物与电解质溶液反应的方程式,从而得到总反应方程式。由于在反应中氧气由0价变为-2价,所以肯定是O2得电子,即O2作氧化剂是正极,即可写出正极的电极反应式:O2+4e+2H2O=4OH_ ① (该反应式为常见的绝大多数燃料电池的正极反应式)。若此时电解质溶液为酸性,则反应过程可以理解为:正极上首先发生: O2+4e-=2O2- 由于在酸性环境中大量存在H+ 故O2-会与H+结合成H20,故正极反应式应为:O2+4 e-+4H+=2H2O ②若电解质为中性或碱性时,则正极反应式就只是①。此时负极反应式就可由总电极方程式减去正极的电极方程式得到(注意要将方程式中的氧气抵消掉)。
(1)直接法书写电极反应式:(以氢氧燃料电池为例)
解析:H2、O2燃料电池中反应实质为:2H2+O2=2HO
电极上H2-2e-=2H+ O2+4e-=2O2+
在不同环境中H+、O2-会与电解质发生不同的反应,故电极反应也相应不同:
①、酸性环境中:H+能稳定存在,O2-会与H+结合成H20,
负极:2H2-4e-=4H+ 正极:O2+4H++4e-=2H2O
②、碱性环境中:H+不能稳定存在会与OH-结合成水,而O2-也不能稳定存在会与水结合形成OH-
负极:2H2-4e-+4OH-=4H20 正极:O2+2H2O+4e-=4OH-
③、中性环境中:H+能稳定存在:02-会与H20结合成OH-:
负极:2H2-4e-=4H+ 正极:O2+2H20+4e-=4OH-
④、在能传导O2-的固体电解质中:由
百度资料,还比较全,希望对你有用