高中化学必考8个燃料电池地方程式

由天下分享时间：2025/3/19 21:18:46 加入收藏我要投稿点赞

高中化学需要掌握的8个燃料电池的方程式

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.

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）

-2++- 负极： Zn–2e==Zn (氧化反应) 正极： 2H+2e==H2↑ (还原反应) + 2+

离子方程式 Zn + 2H== H2↑+ Zn2、铁碳电池：（负极—Fe、正极—C、电解液H2CO3 弱酸性)

-2++- 负极： Fe–2e==Fe (氧化反应) 正极：2H+2e==H2↑ (还原反应) +2+

离子方程式 Fe+2H==H2↑+Fe (析氢腐蚀) 3、铁碳电池：（负极—Fe、正极—C、电解液中性或碱性)

-2+-负极： 2Fe–4e==2Fe (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)

-3+-负极： 4Al–12e==4Al (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)

-2++-负极：Zn–2e==Zn (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==4Al (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)

－2－－

正极：3SOCl2＋8e＝SO3＋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）

－2－

放电时负极： Pb－2e＋SO4=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

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

放电充电放电充电 Fe (OH)2 + Ni(OH)2

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

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

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)

2— - –

正极：2FeO4+6e+ 8H2O ==2Fe (OH)3 + 10OH(还原反应)

充电时阴极：3Zn(OH)2 +6e==3Zn + 6 OH (还原反应)

-–2—

阳极：2Fe(OH)3 －6e+ 10OH==2FeO4+ 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

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

3、中性溶液反应物中无H和OH二、甲醇燃料电池

1．碱性电解质（铂为两极、电解液KOH溶液）