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1、1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
2、： 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+ +
3、 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：21 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
4、+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
5、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
6、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：4Al12e =4Al3+；正极的电极反应式为：3O2+6H2O+12e=12OH3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C
7、u、电解液H 2SO4）负极： Zn2e-=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： Fe2e-=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： 2Fe4e-=2Fe2+ (氧化反应 ) 正极：O 2+2H2O+4e-=4 (还原反应)OH化学方程式 2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2 (吸氧腐蚀) 4Fe(OH)
8、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、O 2)负极： 4Al12e-=4Al3+ (氧化反应 ) 正极：3O 2+6H2O+12e-=12 (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、MnO 2 的糊状物)负极：Zn2e -=Zn2+ (氧化反应) 正极：2MnO 2+2H+2e-=Mn2O3+H2O (还原反应)化学方程式 Zn+2NH4Cl+2MnO2=ZnCl2+M
9、n2O3+2NH36、碱性锌锰干电池：（负极Zn、正极C、 电解液 KOH 、MnO 2 的糊状物）负极： Zn + 2OH 2e-= Zn(OH)2 (氧化反应)正极：2MnO 2 + 2H2O + 2e-=2MnOOH +2 OH （还原反应)化学方程式 Zn +2MnO2 +2H2O = Zn(OH)2 + MnOOH7、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 ：Ag 2O + H2O + 2e-= 2Ag + 2 OH (还原反应)化学方程式 Zn + Ag2O + H2O = Zn(OH)2 + 2
10、Ag8、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 ：4Al12e =4Al3+ (氧化反应) 正极 ：3O 2+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） 4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+ 3H210、锂电池一型：（负极-金属锂、正极-石墨
11、、电解液 LiAlCl4 -SOCl2）负极 ：8Li 8e 8 Li + (氧化反应)正极 ：3SOCl 28e SO 32 2S6Cl （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PbO 2 电解液 浓硫酸）放电时 负极： Pb2e SO 42 =PbSO4 (氧化反应)正极： PbO22e 4H SO 42 =PbSO42H 2O (还原反应 )充电时 阴极： PbSO4 + 2H+ 2e-= Pb+H2SO4 (还原反应)阳极： PbSO4 + 2H2O 2e-= PbO2 + H2SO
12、4 + 2H+ (氧化反应)总化学方程式 PbPbO 2 + 2H2SO4 2PbSO4+2H2O2、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： Fe2e + 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+ 2H2OFe (OH)2 + Ni(OH)23、LiFePO
13、4 电池 （正极LiFePO 4，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： LiFePO4e = FePO4 + Li+ (氧化反应)总化学方程式 FePO4 + Li LiFePO44、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)正极： 2NiOOH + 2e + 2H2O = 2Ni(OH)2+ 2OH (还原反应
14、 )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 Cd(OH)2 + 2Ni(OH)25、氢-镍电池：（负极-LaNi 5 储氢合金、正极NiOOH、电解质 KOH+LiOH）Ni(OH)2+Cd(OH)25放电时 负极： LaNi5H 66e + 6OH= LaNi5 + 6H2O (氧化反应)正极： 6NiOOH +6e+ 6H2O =6 Ni(OH)2 + 6OH (还原反应) 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 LaNi5 + 6Ni(OH)26、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：2FeO 42 +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)
