高考化学——《燃料电池的方程式及电极反应式》专题复习
几种常见的“燃料电池”的电极反应式的书写 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 + 2H2O + 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- + 2H+ === 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- + 6H2O===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(OH3
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。
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