人教高考化学一轮复习 第6章 第30讲 微专题16　新型电源及电极反应式的书写.docx

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＋