原电池方程式

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原电池方程式

举例

1.Cu─H2SO4─Zn原电池

正极:2H+ +2e- →H2↑

负极:Zn-2e- →Zn2+

总反应式:Zn+2H+==Zn2++H2↑2.Cu─FeCl3─C原电池

正极:2Fe3+ + 2e- →2Fe2+

负极:Cu-2e- →Cu2+

总反应式:2Fe3+ +Cu=2Fe2+ +Cu2+ 3.钢铁在潮湿的空气中发生吸氧腐蚀正极:O2+2H2O+4e- →4OH-

负极:2Fe-4e-→2Fe2+

总反应式:2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2 4.氢氧燃料电池(中性介质)

正极:O2+2H2O+4e- →4OH-

负极:2H2-4e- +4OH- →4H2O

总反应式:2H2+O2==2H2O

5.氢氧燃料电池(酸性介质)

正极:O2+4H+ + 4e-→2H2O

负极:2H2-4e- →4H+

总反应式:2H2+O2=2H2O

6.氢氧燃料电池(碱性介质)

正极:O2+2H2O+4e- →4OH-

负极:2H2-4e- →4H+

总反应式:2H2+O2=2H2O

7.铅蓄电池(放电)

正极(PbO2) :PbO2+2e- +SO42- +4H+ →PbSO4+2H2O 负极(Pb) :Pb-2e- +(SO4)2- →PbSO4

总反应式:Pb+PbO2+4H++2(SO4)2=2PbSO4+2H2O 8.Al─NaOH─Mg原电池

正极:6H2O+6e- →3H2↑+6OH-

负极:2Al-6e- +8OH- →2AlO2-+4H2O

总反应式:2Al+2OH- +2H2O=2AlO2- + 3H2↑

9.CH4燃料电池(碱性介质)

正极:2O2+4H2O+8e- →8OH-

负极:CH4-8e- +10OH- →(CO3)2-+7H2O

总反应式:CH4+2O2+2OH=(CO3)2-+3H2O

10.熔融碳酸盐燃料电池

(Li2CO3和Na2CO3熔融盐作电解液,CO作燃料):

正极:O2+2CO2+4e- →2(CO3)2-(持续补充CO2气体)

负极:2CO+2(CO3)2--4e- →4CO2

总反应式:2CO+O2=2CO2

11.银锌纽扣电池(碱性介质)

正极(Ag2O) :Ag2O+H2O+2e- →2Ag+2OH-

负极(Zn) :Zn+2OH-2e- →ZnO+H2O

总反应式:Zn+Ag2O=ZnO+2Ag

12. 碱性锌锰电池(KOH介质)

正极(MnO2):2MnO2+2H2O+2e- →2MnOOH+2OH-

负极(Zn):Zn+2OH-2e- →Zn(OH)2

总反应式:Zn+2MnO2+2H2O→2MnOOH+Zn(OH)2

蓄电池

现以铅酸蓄电池为例来分析电极反应式的书写方法。

铅酸蓄电池的总反应为:Pb+ PbO2+H2SO4=2PbSO4+2H2O 根据原电池的工作原理分析,负极失去电子发生氧化反应,可知:Pb–2e-=Pb2+ ①,生成的Pb2+进入电解质溶液中,Pb2+ 与溶液中的SO42-不能共存,要继续反应生成PbSO4,即:Pb2++SO42-=PbSO4 ②,因此在原电池的负极反应式为①+②即:Pb–2e-+SO42-=PbSO4 ;正极是得电子发生还原反应的一极,则有:PbO2+2e-=Pb2++2O2- ①,Pb2+和O2-进入溶液中,由于电解质溶液是H2SO4溶液,O2-在酸性环境中,不能单独存在,可供O2-结合的微粒由H+和H2O,O2-在酸性环境中优先结合H+生成H2O,这样在正极发生的反应有:4H++2O2-=2H2O②;Pb2++SO42-=PbSO4③根据以上分析可知正极反应式为①+②+③即:

PbO2+2e-+SO42+4H+=PbSO4+2H2O。(注意:在电极反应式中应遵循电荷守恒和质量守恒;在负极反应式与正极反应式相加求总反应时要注意得失电子数要相等。)

再如:Ag—Zn高能电池(钮扣电池)由Ag2O、Zn及KOH溶液组成。总反应为:Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2Ag

根据原电池原理可知:Zn做负极,Ag2O做正极,电解质溶液为KOH溶液。负极极失去电子发生氧化反应,则负极反应为:Zn –2e-=Zn2+,Zn2+进入溶液后又与溶液中的OH-反应Zn2++2OH-=Zn(OH)2。

所以负极反应为:Zn–2e-+2OH-=Zn(OH)2;

正极为Ag2O得到电子发生还原反应,即Ag2O+2e-=2Ag+O2- O2-在中性或碱性环境中也不能单独存在,只能结合H2O生成OH-,故在中性或碱性条件下O2-+H2O=2OH-,所以正极反应式为:Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-。

氧燃料电池

现以氢氧燃料电池为例进行说明:

氢氧燃料电池一般是以惰性金属铂(Pt)做电极材料,负极通入H2,正极通入O2,电解质溶液通常选用KOH。在负极上氢气失去电子变成H+进入溶液,H+又与溶液中的OH-继续反应生成H2O,因此在负极发生的反应为H2 –2e- = 2H+ ,H+ + 2OH- = H2O,所以:

负极的电极反应式为:2H2 –4e- + 4OH- = 4H2O;

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:O2- + H2O = 2OH- ,因此:

正极反应式为:O2 + 2H2O + 4e- = 4OH- 。

总反应为:2H2 + O2 = 2H2O。

注意:若在酸性条件下,

负极反应式为:2H2 -4e- = 4H+

正极反应式为:O2 + 4H+ + 4e- = 2H2O(O2 + 4e- = 2O2- ,2O2- + 4H+ = 2H2O)

总反应为:2H2 + O2 = 2H2O。