《化学电源》知识速查 - 人教版高中化学公式定理 - 读趣百科

《化学电源》知识速查

一次电池

①锌锰电池


普通锌锰电池
碱性锌锰电池
装置
电极反应
负极材料:Zn
电极反应:Zn-2e=Zn2+
正极材料:碳棒。
电极反应:2NH4++2MnO2+2e=2NH3+Mn2O3+H2O。
总反应:Zn+2MnO2+2NH4+=Mn2O3+Zn2++2NH3+H2O
负极材料:Zn
电极反应:Zn+2OH-2e=Zn(OH)2
正极材料:碳棒。
电极反应:2MnO2+2H2O+2e=2MnOOH+2OH
总反应:Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2
特点
优点:制作简单,价格便宜
缺点:新电池会发生自动放电,使得存放时间缩短,放电后电压下降较快
克服了普通锌锰干电池的缺点,单位质量所输出的电能较多且储存的时间较长,适用于大电流和连续放电

              

②银锌纽扣电池(电解质溶液为KOH溶液)

负极材料:Zn

电极反应:Zn-2e+2OH=Zn(OH)2

正极材料:Ag2O

电极反应:Ag2O+2e+H2O=2Ag+2OH

总反应:Zn+Ag2O+H2O=2Ag+Zn(OH)2

二次电池(可充电电池)

充电电池是既能将化学能转化为电能(放电),又能将电能转化为化学能(充电)的一类特殊电池。需要注意的是充电、放电的反应不能理解为可逆反应充电时的电极反应与放电时的电极反应过程相反,充电时的阳极反应恰与放电时的正极反应相反,充电时的阴极反应恰与放电时的负极反应相反。

①铅蓄电池(电解质溶液为30%H2SO4溶液)

a.放电时的反应

负极:Pb(s)+SO42-(aq)-2e=PbSO4(s) (氧化反应)

正极:PbO2(s)+4H(aq)+SO42-(aq)+2e=PbSO4(s)+2H2O(l) (还原反应)

总反应:Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)=2PbSO4(s)+2H2O(l)

b.充电时的反应

阴极:PbSO4(s)+2e=Pb(s)+SO42-(aq) (还原反应)

阳极:PbSO4(s)+2H2O(l)-2e=PbO2(s)+4H(aq)+SO42-(aq) (氧化反应)

总反应:2PbSO4(s)+2H2O(l)=Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)

②锂电池

负极材料:锂 正极材料:石墨

电解质:LiAlCl4 SOCl2

放电时的反应

负极反应:8Li-8e=8Li

正极反应:3SOCl2+8e=SO32-+2S+6Cl

总反应:8Li+3SOCl2=6LiCl+Li2SO3+2S

燃料电池

①氢氧燃料电池

a.氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池

 电池
酸性
碱性或中性
负极反应式
2H2-4e=4H
2H2-4e+4OH=4H2O
正极反应式
O2+4e+4H=2H2O
O2+4e+2H2O=4OH
总反应式
2H2+O2=2H2O

b.燃料电池的电极本身不参与反应,燃料和氧化剂连续地由外部供给。

②铝-空气-海水电池

负极材料:铝片 正极材料:铂片

电解质溶液:海水

负极反应:4Al-12e=4Al3+

正极反应:3O2+12e+6H2O=12OH

总反应:4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3

电极反应式书写的步骤和方法

(1)电极反应式书写的一般步骤

(2)电极反应式书写的一般方法

①如果题目给出的是图示装置,先确定原电池的正负极上的反应物质,再根据正负极反应规律写电极反应。

②如果题目给出的是总反应,可分析此反应中的氧化反应或还原反应(即分析有关元素的化合价变化情况),写出较易写的电极反应,然后用总反应减去写出的电极反应即得另一极的电极反应,例如典例4。

③对于可充电电池的反应,需清楚“充电”“放电”的方向,放电过程应用原电池原理,充电过程应用电解原理。充电时的电极反应与放电时的电极反应过程相反,充电时的阳极反应为放电时的正极反应的逆过程,充电时的阴极反应为放电时的负极反应的逆过程,图示如下:

④对于燃料电池, 一般在正极上发生还原反应的物质都是O2,随着电解质溶液的不同,其电极反应有所不同,其实,我们只要熟记以下四种情况:

a.酸性电解质溶液环境下电极反应式:

O2+4H+4e=2H2O。

b.碱性电解质溶液环境下电极反应式:

O2+2H2O+4e=4OH

c.固体电解质(高温下能传导O2-)环境下电极反应式:

O2+4e=2O2-

d.熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)环境下电极反应式:

O2+2CO2+4e=2CO32-

再根据电池总反应式减正极反应式写出电池的负极反应式。图示如下: