2022年高考化学一轮复习 第6章 第30讲 微专题16 新型电源及电极反应式的书写
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1、16 新型电源及电极反应式的书写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 酸性电解质溶液,如 H2SO4溶液;碱性电解质溶液,如 NaOH 溶液;熔融氧化物; 熔融碳酸盐,如 K2CO3;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
2、液)的反应如下: CH42O2=CO22H2O CO22NaOH=Na2CO3H2O 可得甲烷燃料电池的总反应式:CH42O22NaOH=Na2CO33H2O。 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: 酸性电解质:O24H 4e=2H 2O。 碱性电解质:O22H2O4e =4OH。 固体电解质(高温下能传导 O2 ):O 24e =2O2。 熔融碳酸盐(如熔融 K2CO3):O22CO24e =2CO2 3。 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
3、镍电池(负极Fe,正极NiO2,电解液KOH 溶液) 已知:FeNiO22H2O 放电 充电 Fe(OH)2Ni(OH)2,则 放电: 负极:Fe2e 2OH=Fe(OH) 2; 正极:NiO22H2O2e =Ni(OH) 22OH 。 充电: 阴极:Fe(OH)22e =Fe2OH; 阳极:Ni(OH)22e 2OH=NiO 22H2O。 (2)LiFePO4电池(正极LiFePO4,负极Li,含 Li 导电固体为电解质) 已知:FePO4Li 放电 充电 LiFePO4,则 放电: 负极:Lie =Li; 正极:FePO4Li e=LiFePO 4。 充电: 阴极:Li e=Li; 阳极:
4、LiFePO4e =FePO 4Li 。 (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:3Zn2K2FeO48H2O 放电 充电 3Zn(OH)22Fe(OH)34KOH,则 放电: 负极:3Zn6e 6OH=3Zn(OH) 2; 正极:2FeO2 46e 8H 2O=2Fe(OH)310OH 。 充电: 阴极:3Zn(OH)26e =3Zn6OH; 阳极:2Fe(OH)36e 10OH=2FeO2 48H2O。 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
5、案 CH42O2=CO22H2O CH48e 2H 2O=CO28H 2O28e 8H=4H 2O (2)碱性介质(如 KOH) 总反应式:_。 负极:_。 正极:_。 答案 CH42O22OH =CO2 33H2O CH48e 10OH=CO2 37H2O 2O28e 4H 2O=8OH (3)固体电解质(高温下能传导 O2 ) 总反应式:_。 负极:_。 正极:_。 答案 CH42O2=CO22H2O CH48e 4O2=CO 22H2O 2O28e =4O2 2(1)肼分子(H2NNH2)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
6、极反应式:_、 _。 (2)化学家正在研究尿素动力燃料电池,用这种电池直接去除城市废水中的尿素,既能产生净 化的水, 又能发电。 尿素燃料电池结构如图所示, 写出该电池的负极反应式: _ _。 答案 (1)N2H44e 4OH=4H 2ON2 O24e 2H 2O=4OH (2)CO(NH2)2H2O6e =CO 2N26H (1)新型燃料电池的分析模板 (2)解答燃料电池题目的几个关键点 通入负极的物质为燃料,通入正极的物质为氧气。 注意介质的成分,是电解质溶液还是熔融盐或氧化物。 通过介质中离子的移动方向,可以判断电池的正负极,同时考虑该离子参与靠近一极的电 极反应。 题组二 新型可逆电池
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