整理高中化學必考個燃料電池的方程式知識講解

1、 聯系網站刪除此文檔收集于網絡，如有侵權，請 高中化學需要掌握的8個燃料電池的方程式 一、氫氧燃料電池 氫氧燃料電池一般是以惰性金屬鉑（Pt）或石墨做電極材料，負極通入H2，正極通入 O2， 總反應為：2H2 + O2 = 2H2O 電極反應特別要注意電解質，有下列三種情況： 1電解質是KOH溶液（堿性電解質） 負極發(fā)生的反應為：H2 + 2e- = 2H+ ,2H+ + 2OH- = 2H2O,所以： 負極的電極反應式為：H2 2e- + 2OH- = 2H2O； 正極是O2得到電子，即：O2 + 4e- = 2O2- ，O2- 在堿性條件下不能單獨存在，只能結合H2O生成OH-即：2O2-

2、 + 2H2O = 4OH- ，因此， 正極的電極反應式為：O2 + H2O + 4e- = 4OH- 。 2電解質是H2SO4溶液（酸性電解質） 負極的電極反應式為：H2 +2e- = 2H+ 正極是O2得到電子，即：O2 + 4e- = 2O2- ，O2- 在酸性條件下不能單獨存在，只能結合H+生成H2O即：O2- + 2 H+ = H2O，因此 正極的電極反應式為：O2 + 4H+ + 4e- = 2H2O(O2 + 4e- = 2O2- ，2O2- + 4H+ = 2H2O) 3. 電解質是NaCl溶液（中性電解質） 負極的電極反應式為：H2 +2e- = 2H+ 正極的電極反應式為：

3、O2 + H2O + 4e- = 4OH- 說明： 1.堿性溶液反應物、生成物中均無H+ 2.酸性溶液反應物、生成物中均無OH- 3.中性溶液反應物中無H+ 和OH- 4.水溶液中不能出現O2- 二、甲醇燃料電池 甲醇燃料電池以鉑為兩極,用堿或酸作為電解質： 1 堿性電解質（KOH溶液為例） 總反應式：2CH4O + 3O2 +4KOH= 2K2CO3 + 6H2O 正極的電極反應式為：3O2+12e- + 6H20=12OH- 精品文檔此文檔收集于網絡，如有侵權，請 聯系網站刪除 負極的電極反應式為：CH4O -6e-+8OH- = CO32-+ 6H2O 2. 酸性電解質（H2SO4溶液為

4、例） 總反應: 2CH4O + 3O2 = 2CO2 + 4H2O 正極的電極反應式為：3O2+12e-+12H+ = 6H2O 負極的電極反應式為：2CH4O-12e-+2H2O = 12H+ 2CO2 說明：乙醇燃料電池與甲醇燃料電池原理基本相同 三、甲烷燃料電池 甲烷燃料電池以多孔鎳板為兩極,電解質溶液為KOH，生成的CO2還要與KOH反應生成K2CO3，所以總反應為：CH4 + 2KOH+ 2O2 = K2CO3 + 3H2O。 負極發(fā)生的反應：CH4 8e- + 8OH- =CO2 + 6H2O CO2 + 2OH- = CO32- + H2O，所以： 負極的電極反應式為：CH4 +

5、 10 OH- + 8e- = CO32- + 7H2O 正極發(fā)生的反應有：O2 + 4e- = 2O2- 和O2- + H2O = 2OH- 所以： 正極的電極反應式為：O2 + 2H2O + 4e- = 4OH- 說明：掌握了甲烷燃料電池的電極反應式，就掌握了其它氣態(tài)烴燃料電池的電極反應式 四、 鋁空氣海水電池 我國首創(chuàng)以鋁空氣海水電池作為能源的新型海水標志燈，以海水為電解質，靠空氣中的氧氣使鋁不斷被氧化而產生電流。只要把燈放入海水中數分鐘，就會發(fā)出耀眼的白光。 電源負極材料為：鋁；電源正極材料為：石墨、鉑網等能導電的惰性材料。 負極的電極反應式為：4Al12e=4Al3+； 正極的電極反

6、應式為：3O2+6H2O+12e=12OH 總反應式為：4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3 說明:鋁板要及時更換,鉑做成網狀是為了增大與氧氣的接觸面積. 高中常見的原電池電極反應式的書寫（十年高考） 書寫過程歸納：列物質，標得失 （列出電極上的物質變化，根據價態(tài)變化標明電子得失）。 精品文檔此文檔收集于網絡，如有侵權，請 聯系網站刪除 選離子，配電荷 （根據介質選擇合適的離子，配平電荷，使符合電荷守）。 巧用水，配個數 （通常介質為水溶液，可選用水配平質量守恒） 一次電池 1、伏打電池：（負極Zn、正極Cu、電解液HSO） 42-2+-=H (+2e還原反應) 氧化反應 () 正極：

7、負極： Zn2e =Zn2H 2+ 2+ + Zn= H Zn + 2H離子方程式 22、鐵碳電池：（負極Fe、正極C、電解液HCO 弱酸性) 3 2-2+-=H +2e(還原反應) 氧化反應 正極： 負極： Fe2e2H=Fe) (2+2+ (析氫腐蝕Fe+2H) =H+Fe離子方程式 23、鐵碳電池：（負極Fe、正極C、電解液 中性或堿性) -2+-? (O+4e還原反應=4) 氧化反應) 正極：負極： 2Fe4eO=2Fe+2H (OH22化學方程式 2Fe+O+2HO=2Fe(OH) (吸氧腐蝕) 4Fe(OH)+O+2HO=4Fe(OH) 3 2222222Fe(OH)=FeO+3

8、HO (鐵銹的生成過程) 2233 4.鋁鎳電池：（負極Al、正極Ni 電解液 NaCl溶液、O) 2-3+-?(還原反應=12) 正極：3O+6H負極： 4Al12eO+12e=4Al (氧化反應) OH22化學方程式 4Al+3O+6HO=4Al(OH)(海洋燈標電池) 23 25、普通鋅錳干電池：(負極Zn、正極C 、電解液NHCl、MnO的糊狀物) 24-2+-=MnO+HO +2e (還原反應=Zn2MnO (氧化反應) 正極：+2H負極：Zn2e) 2232化學方程式 Zn+2NHCl+2MnO=ZnCl+MnO+2NH 3224326、堿性鋅錳干電池：（負極Zn、正極C、 電解液

9、KOH 、MnO的糊狀物） 2-= Zn(OH) (氧化反應Zn + 2OH 2e) 負極： 2 - （還原反應=2MnOOH +2 OH2MnO+ 2HO + 2e) 正極：22 化學方程式 Zn +2MnO+2HO = Zn(OH) + MnOOH 22 27、銀鋅電池：(負極Zn、正極-AgO、電解液NaOH ) 2-2e= Zn(OH) (氧化反應負極 ：Zn+2OH) 2- (還原反應= 2Ag + 2 OH) 正極 ：AgO + HO + 2e22化學方程式 Zn + AgO + HO = Zn(OH) + 2Ag 2228、鋁空氣海水（負極-鋁、正極-石墨、鉑網等能導電的惰性材料

10、、電解液-海水） 3+ ) (12e=4Al氧化反應 4Al負極 ： ) 3O+6HO+12e=12OH（還原反應正極 ：22 （鉑網增大與氧氣的接觸面）4Al+3O+6HO=4Al(OH) 總反應式為： 322 電解液KOH） （負極-Al、正極-Mg 9、鎂-鋁電池) (氧化反應 2AlOO +4H 負極(Al)： 2Al + 8 OH- 6e- 22 ) 3H+6OH（還原反應 (Mg正極）： 6HO + 6e- 22 + 3H 化學方程式： 2Al + 2OH2AlOO + 2H222 -SOCl）石墨、電解液10、鋰電池一型：（負極-金屬鋰、正極-LiAlCl24 + )氧化反應負極

11、 ：8Li 8e8 Li(2) 6Cl2SSO8e：正極 3SOCl （還原反應32 精品文檔此文檔收集于網絡，如有侵權，請 聯系網站刪除 化學方程式 8Li 3SOCl= LiSO 6LiCl 2S， 3 22 二次電池（又叫蓄電池或充電電池） 1、鉛蓄電池：（負極Pb 正極PbO電解液 濃硫酸） 2 2=PbSO (SO氧化反應放電時 負極： Pb2e) 442=PbSO2HO 2e(4H還原反應SO) 正極： PbO2442+ -= Pb+HSO ( PbSO+ 2H還原反應 2e) 充電時 陰極：424 -+ (SO+ 2H氧化反應+ 2HO 2e) = PbO+ H陽極： PbSO4

12、 22 4 2放電2PbSO+2HO PbO + 2HSO總化學方程式 Pb24242 充電2、鐵-鎳電池：（負極- Fe 、正極NiO 、電解質溶液為KOH溶液） 2 = Fe (OH)(氧化反應 Fe2e) + 2 OH放電時 負極： 2 ( OH還原反應O + 2e) = Ni(OH)+ 2正極： NiO+ 2H2 22 ( OH還原反應+ 2e) = Fe + 2 充電時 陰極： Fe (OH) 2 = NiO + 2HO + 2 OH(氧化反應) 陽極： Ni(OH) 2e222放電+ 2HO Fe (OH) + Ni(OH) Fe + NiO 總化學方程式 2222充電 +導電固體

13、為電解質） 石墨，含Li（正極電池LiFePO，負極3、LiFePO44 + e( =Li氧化反應) 放電時 負極： Li += LiFePO(還原反應 FePO + Li) + e正極： 4 4 += Li + e(還原反應充電時： 陰極： Li) + + Li(氧化反應LiFePO陽極： e) = FePO44放電 LiFePOFePO+ Li 總化學方程式 44 充電4、鎳-鎘電池（負極-Cd 、正極NiOOH、電解質溶液為KOH溶液） = Cd(OH)(氧化反應 2e) + 2 OH放電時 負極： Cd Ni(OH)+Cd(OH) 2 22 還+ 2HO = 2Ni(OH)2e+ 2O

14、H(正極： 2NiOOH + 22 )原反應 ) = Cd + 2+ 2e OH(還原反應Cd(OH)充電時 陰極： 2 ) O 氧化反應2 Ni(OH) 2e + 2 OH( = 2NiOOH + 2H陽極：22放電 + 2Ni(OH)O總化學方程式 Cd + 2NiOOH + 2HCd(OH) 222充電 KOH+LiOH）（負極-LaNi儲氫合金、正極NiOOH、電解質5、氫-鎳電池：5) O (H 負極： LaNi6e氧化反應+ 6OH= LaNi + 6H放電時255 6 (還原反應) 6NiOOH +正極： 6eO =6 Ni(OH)+ 6H+ 6OH2 2 ) +陰極： LaNi

15、6eO= LaNi+ 6HH(+ 6OH還原反應充電時 6255) O 陽極：6 Ni(OH)6e+ 6OH= 6NiOOH + 6H 氧化反應(22 精品文檔 聯系網站刪除 此文檔收集于網絡，如有侵權，請放電 LaNiHLaNi + 6NiOOH + 6Ni(OH)總化學方程式 255 6充電 -石墨、電解質為浸濕固態(tài)堿性物質）、高鐵電池：（負極Zn、正極6-) e( + 6 OH氧化反應= 3 Zn(OH)放電時 負極：3Zn 6 2 - 2)+6e(+ 8HO =2 正極：2FeO+ 10OHFe (OH)還原反應3 42- 還原反應) 充電時 陰極：3Zn(OH) +6e=3Zn +

16、6 OH (2-2 =2FeO + 8HO (氧化反應) 陽極：2Fe(OH) 6e + 10OH234放電 + 4KOH 3Zn(OH)O + 2Fe(OH)3Zn + 2K總化學方程式 FeO + 8H32242充電 Li被氧化，充電時LiCoO中7、鋰電池二型（負極LiC正極含鋰的二氧化鈷LiCoO262、+ LiC表示）原子形式嵌入電池負極材料碳CLi中，以還原以Li66 + - )C(氧化反應+ 負極: LiC xex Li Li放電時 (1-x)6 6 + - )還原反應 + x Li(正極： LiCoO + xe= LiCoO 21-x)2 （- + ) 還原反應 xe(LiC

17、陰極： LiC+ x Li + 充電時 6 (1-x)6 +-)氧化反應( LiCoO+ 陽極： LiCoO xex Li (1-x) 2 2 放電 LiCoO+ LiC 總反應方程式 LiCoO+ LiC 62 (1-x)2 6 (1-x) 充電燃料電池 根據題意敘述書寫常見于燃料電池，由于燃料電池的優(yōu)點較多，成為了近年高考的方向。燃料電池是原電池中一種比較特殊的電池，它與原電池形成條件有一點相悖，就是不一定兩極是兩根活動性不同的電極，也可以用相同的兩根電極。解決此類問題必須抓住一點：燃料電池反應實際上等同于燃料的燃燒反應，但要特別注意介質對產物的影響。 一、氫氧燃料電池 做電 Pt）或石墨

18、 氫氧燃料電池一般是以惰性金屬鉑（+ 2H 為：極材料，負極通入H，正極通入 O，總反應 222 電極反應特別要注意電= 2HO O 22 解質，有下列三種情況： 溶液（堿性電解質）1、電解質是KOH-) 氧化反應2HO ( + 2OH = 負極：H 2e22-)OH還原反應O + 4e( = 正極：O + H 22 O = 2H 2H+ O 總反應方程式 222 溶液SO（酸性電解質） 2、電解質是H42+- 負極：H2e = 2H (氧化反應) 2 -+ O = 2H(還原反應正極：O + 4H + 4e) 22 2HO 總反應方程式 2H+ O= 222 （中性電解質）溶液NaCl、電解

19、質是3+-) 2eH負極：(2H= 氧化反應2 精品文檔此文檔收集于網絡，如有侵權，請 聯系網站刪除 - = O + 4e4OH 正極：O + H22總反應方程式 2H + O = 2HO 222+ 2- O 2說明1、堿性溶液反應物、生成物中均無H、.水溶液中不能出現+ - - 3、中性溶液反應物中無H 和OH4、酸性溶液反應物、生成物中均無OH二、甲醇燃料電池 1堿性電解質（鉑為兩極、電解液KOH溶液） - (還原反應12OH) + 6H 正極：3O+ 12e0= 22 2- +12HO (= 2COOH 12e氧化反應+ 16OH) 負極：2CH2 33總反應方程式 2CHOH + 3O

20、+ 4KOH= 2KCO+ 6HO 23 2 3 2 2. 酸性電解質（鉑為兩極、電解液HSO溶液） 42- + = 6HO (還原反應12e)+ 12H（注：乙醇燃料電池與甲醇 3O正極：+ 22 - +2CO (氧化反應)2CHOH 12e燃料電池原理基本相）+2HO=12H負極： 3 22 總反應式 2CHOH + 3O= 2CO+ 4HO (氧化反應) 22 32 三、CO燃料電池 （總反應方程式均為： 2CO O 2CO） 22 1、熔融鹽（鉑為兩極、LiCO和NaCO的熔融鹽作電解質，CO為負極燃氣， 3223空氣與CO2的混合氣為正極助燃氣） - 2- (還原反應) 2CO 正極

21、： O 4e2CO3 2 2 2- =4CO(氧化反應) 4e 負極： 2CO2CO 2 32、酸性電解質（鉑為兩極、電解液HSO溶液） 42- + = 2HO (還原反應4e正極： O+ ) + 4H22 -+ 氧化反應2CO +4H4e) + 2HO = 2CO 負極： (22 四、肼燃料電池（鉑為兩極、電解液KOH溶液） - (還原反應 = 4OH + 2HO + 4e) O正極： 22- = N + 4H - 4eO (氧化反應負極： NH + 4OH) 2224總反應方程式 NH + O= N + 2HO 22242五、甲烷燃料電池 1堿性電解質（鉑為兩極、電解液KOH溶液） - (

22、還原反應) = 8 OH2H正極： 2O + O + 8e22-2- + 7HO CO( + 10OH氧化反應- 8e) = 負極：CH234總反應方程式 CH + 2KOH+ 2O = KCO + 3HO 232422、酸性電解質（鉑為兩極、電解液HSO溶液） 42- + = 4HO 8H+ (還原反應 正極：2O + 8e) 22-+ + CO8H氧化反應) - CH 8e= + 2HO 負極：(4 22 總反應方程式 CH + 2O = CO + 2HO 2242六、丙烷燃料電池（鉑為兩極、正極通入O和CO、負極通入丙烷、電解液有三種） 221、電解質是熔融碳酸鹽（KCO或NaCO） 3

23、223 精品文檔此文檔收集于網絡，如有侵權，請 聯系網站刪除 - 2- (還原反應)20e + 10CO= 10CO正極 ： 5O+ 32 2 -2- = 3CO+ 4HO+ 10CO氧化反應) 20e負極 ： CH- (2 2338 總反應方程式 CH+ 5O= 3CO+ 4HO 28 2 32 2、酸性電解質 （電解液HSO溶液） 42- + = 10HO 26H(還原反應) ： 5O+ 20e + 正極22 -+ 氧化反應) + 20 H + 6HO = 3CO 20e負極 ： CH- (2328 總反應方程式 CH+ 5O= 3CO+ 4HO 28 2 2 33、堿性電解質（鉑為兩極、

24、電解液KOH溶液） - (還原反應 20e) + 10HO = 20OH5O正極 ： + 22 -2-+ 17HOOH氧化反應 ) = 3CO負極 ： CH- 20e+ 26 ( 8 23 3總反應方程式 CH+ 5O+6KOH = 3 KCO+ 7HO 28 23 2 3七、乙烷燃料電池 （鉑為兩極、電解液KOH溶液） - (28OH還原反應 ) 7O + 28e= + 14HO 正極 ： 22 -2-+ 24HO4CO+ 36 OH氧化反應 ) - 負極 ： 2CH28e= (32 26 總反應方程式 2CH+ 7O+ 8KOH = 4KCO+ 10HO 26 2 223 氫氧燃料電池以堿為電解質放電反應 正極（O2）反應式：O2+2H2O+4e-=4OH-（還原反應）， 負極（H2）：2H2-4e-+4OH-=4H2O（氧化反應） 總反應：2H2+O2=2H2O 1、燃料電池總反應方程式的書寫 因為燃料電池發(fā)生電化學反應的最終產物與燃料燃燒的產物相同，可根據燃料燃燒反應寫出燃料電池的總反應方程式，但要注意燃料的種類。若是氫氧燃料電池，其電池總反應方程式不隨電解質的狀態(tài)和電解質溶液的酸堿性變化而變化，即2H2+O2=2H2O。若燃料