高中化学需要掌握的8个燃料电池的方程式
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：
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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
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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）。
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-==4OH? (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-==12OH?(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)
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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)
－＋2－
正极： PbO2＋2e＋4H＋SO4=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
放电充电–
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
充电
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
放电充电放电 LiFePO4
4、镍--镉电池（负极--Cd 、正极—NiOOH、电解质溶液为KOH溶液）
Ni(OH)2+Cd(OH)2??正极： 2NiOOH + 2e— + 2H2O == 2Ni(OH)2+ 2OH– (还原反应)
放电时 负极： Cd －2e—+ 2 OH– == 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 + 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
放电充电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)
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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
放电充电—
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
放电充电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
放电充电 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 === 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
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3、电解质是NaCl溶液（中性电解质）
高中化学需要掌握的8个燃料电池的方程式
