湖北省罗田县第一中学2022届高三人教版一轮复习化学讲义：第6章 微专题16　新型电源及电极反应式的书写

16　新型电源及电极反应式的书写 1．电极反应式书写的一般步骤(类似氧化还原反应方程式的书写) 2．新型燃料电池 (1)燃料电池常用的燃料 H2、CO、烃(如CH4、C2H6)、醇(如CH3OH)、肼(N2H4)等。 (2)燃料电池常用的电解质 ①酸性电解质溶液，如H2SO4溶液；②碱性电解质溶液，如NaOH溶液；③熔融氧化物；④熔融碳酸盐，如K2CO3；⑤质子交换膜等。 (3)燃料电池电极反应式书写的常用方法 第一步，写出电池总反应式。 燃料电池的总反应与燃料燃烧的反应一致，若产物能和电解质反应，则总反应为加合后的反应。 如甲烷燃料电池(电解质溶液为NaOH溶液)的反应如下： CH4＋2O2===CO2＋2H2O　① CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O　② ①＋②可得甲烷燃料电池的总反应式：CH4＋2O2＋2NaOH===Na2CO3＋3H2O。 第二步，写出电池的正极反应式。 根据燃料电池的特点，一般在正极上发生还原反应的物质都是O2，因电解质溶液不同，故其电极反应也会有所不同： ①酸性电解质：O2＋4H＋＋4e－===2H2O。 ②碱性电解质：O2＋2H2O＋4e－===4OH－。 ③固体电解质(高温下能传导O2－)：O2＋4e－===2O2－。 ④熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)：O2＋2CO2＋4e－===2CO。 第三步，电池的总反应式－电池的正极反应式＝电池的负极反应式。 3．新型可逆电池 (1)铁镍电池(负极—Fe，正极—NiO2，电解液—KOH溶液) 已知：Fe＋NiO2＋2H2OFe(OH)2＋Ni(OH)2，则 放电： 负极：Fe－2e－＋2OH－===Fe(OH)2； 正极：NiO2＋2H2O＋2e－===Ni(OH)2＋2OH－。 充电： 阴极：Fe(OH)2＋2e－===Fe＋2OH－； 阳极：Ni(OH)2－2e－＋2OH－===NiO2＋2H2O。 (2)LiFePO4电池(正极—LiFePO4，负极—Li，含Li＋导电固体为电解质) 已知：FePO4＋LiLiFePO4，则 放电： 负极：Li－e－===Li＋； 正极：FePO4＋Li＋＋e－===LiFePO4。 充电： 阴极：Li＋＋e－===Li； 阳极：LiFePO4－e－===FePO4＋Li＋。 (3)高铁电池(负极—Zn，正极—石墨，电解质为浸湿的固态碱性物质) 已知：3Zn＋2K2FeO4＋8H2O3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH，则 放电： 负极：3Zn－6e－＋6OH－===3Zn(OH)2； 正极：2FeO＋6e－＋8H2O===2Fe(OH)3＋10OH－。 充电： 阴极：3Zn(OH)2＋6e－===3Zn＋6OH－； 阳极：2Fe(OH)3－6e－＋10OH－===2FeO＋8H2O。 题组一　新型燃料电池 1．以甲烷燃料电池为例，分析不同的环境下电极反应式的书写。 (1)酸性介质(如H2SO4) 总反应式：_______________________。 负极：___________________________。 正极：___________________________。 答案　CH4＋2O2===CO2＋2H2O CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H＋ 2O2＋8e－＋8H＋===4H2O (2)碱性介质(如KOH) 总反应式：__________________________________。 负极：______________________________________。 正极：______________________________________。 答案　CH4＋2O2＋2OH－===CO＋3H2O CH4－8e－＋10OH－===CO＋7H2O 2O2＋8e－＋4H2O===8OH－ (3)固体电解质(高温下能传导O2－) 总反应式：____________________________________。 负极：________________________________________。 正极：________________________________________。 答案　CH4＋2O2===CO2＋2H2O CH4－8e－＋4O2－===CO2＋2H2O 2O2＋8e－===4O2－ 2．(1)肼分子(H2N—NH2)可以在氧气中燃烧生成氮气和水，利用肼、氧气与KOH溶液组成碱性燃料电池，请写出该电池的负极、正极反应式：________________________________、________________________________________________________________________。 (2)