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时间:2018-05-17
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1、新希望教育培训中心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
2、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
3、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:-4-心在哪里,
4、你的希望就在哪里新希望教育培训中心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-+6H2O2.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
5、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+6H2OCO2+2OH-==CO32-+H2O,所以:负极的电极反应式为:CH4+10OH-+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
6、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+;-4-心在哪里,你的希望就在哪里新希望教育培训中心正极的电极反应式为:3O2+6H2O+12e-===12OH-总反应式为:4Al+3O2+6H2O===4Al
7、(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.电极反应式书写错误例析一、不能正确判断原电池正负极例1、将Al片和Cu片用导线相连,插入浓HNO3中,形成原电池。错误:负极:2Al-6e=2Al3+正极:6H++6e=3H2↑二、不能正确判断电极产物例2、将Al片和Cu片用导线相连,插入稀NaOH溶液中形成原电池。错误:负极:2Al-6e-=2Al3+正极:6H++6e-=3H2↑三、忽视电极产物与电解质溶液反应例3、氢氧燃料电池是一种高效低污染的新型电池,主要用于航天领域,它的电极材料一般
8、为活化电极,具有很强的催化活性。如铂电极、活性炭电极等,电解质溶液一般为40%的KOH溶液,写出电极反应式:错误:负极:2H2-4e-=4H+正极:O2+2H2O+4e-=4OH-一、原电池中电极反应式的书写1、先确定原电池的正负极,列出正负极上的反应物质,并标出相同数目电子的得失。2、注意负极反应生成的阳离子与电解质溶液中的阴离子是否共存。若不共存,则该电解质溶液中的阴
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