1、新型燃料电池的特点: ①将氧化剂(通常是O 2 )、还原剂(可燃气体:H 2 、CO、CH 4 、可燃物钙、铝等)不断转入电池,同时将电极反应的产物不断排出电池 。②能量转化率高,可持续使用 。
③其燃烧产物不污染环境 。4 e - 点燃 2、原理:以氢氧燃料电池为例,说明: H 2 在氧气中燃烧:2H 2 + O 2 ==== 2H 2 O,H 2 分子可把电子直接给O 2。
但是当把H 2 和O 2 分别通 入浸在电解质溶液中用导线相连的两个电极中H 2 在负极失电子变为H +,但是电子并没有直接给O 2,而是沿着导线流入正极 。O 2 在正极得电子变为OH -,然后H + 和OH - 再结合生成水 。
导线上有电流产生,该反应没有燃烧现象,但其产物却与燃烧产物相同 。其它燃料电池的反应原理也与之相同,燃料电池的电解质溶液通常为强碱(KOH、NaOH)主要吸收水或CO 2。
3、几种常见电池的电极反应: ①氢氧燃料电池:负极通H 2,正极通O 2,电解质溶液为KOH溶液 。电极反应为:(-)2H 2 + 4OH - -4 e - = 4H 2 O (+)O 2 + 2H 2 O + 4 e - = 4OH - 电极反应为:2H 2 + O 2 ====2H 2 O 若以H 2 SO 4 为电解液,则相应方程式为? ②甲烷——氧燃料电池:负极通CH 4,正极通O 2,电解质溶液为KOH溶液: 电极反应:(-)CH 4 + 10 OH - -8 e - = CO 2 + 7H 2 O (+)2O 2 + 4H 2 O + 8 e - = 8OH - 电极反应为:CH 4 + 2O 2 === CO 2 + 2H 2 O ③铝——空气燃料电池:负极为Al,正极通空气,电解质溶液为碱性或中性溶液: 电极反应:(-)4Al-12 e - = 4Al 3+ (+)3O 2 + 6H 2 O + 12 e - = 12OH - 电极反应为:4Al + 3O 2 + 6H 2 O == 4Al(OH) 3 ④铅蓄电池:负极为Pb,正极为 PbO 2 电解质溶液为硫酸 。
(-)Pb+SO 4 2― +2 e - ====PbSO 4 (+)PbO 2 + SO 4 2― +4H + +2 e - ===PbSO 4 +2H 2 O 电池反应:Pb+PbO 2 +2H 2 SO 4 2PbSO 4 +2H 2 O ⑤银—锌高能电池:由负极为Zn,正极为Ag 2 O,电解质为KOH溶液 。(-) Zn-2 e - +2OH - ZnO+H 2 O: (+) Ag 2 O+2 e - +H 2 O 2Ag+2OH - 电池总反应:Zn+Ag 2 O=== 2Ag+ZnO 五、钢铁的腐蚀及防护 1、钢铁的腐蚀 化学腐蚀 电化学腐蚀 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 条件 金属与非电解质等直接接触 不纯金属或合金与电解质溶液接触 水膜酸性较强 水膜酸性很弱或呈中性 现象 无电流产生 有微弱电流产生 本质 金属被氧化的过程 较活泼金属被氧化的过程 反应 同时同区域发生氧化还原反应 如:3F迹储管肥攮堵归瑟害鸡e + 2O 2 Fe 3 O 4 氧化还原反应分在两个区域同时发生 正极:Fe-2e - =Fe 2+ 负极:2H + +2e - =H 2 ↑ 有氢气析出 。
正极:2Fe-4e - =2Fe 2+ 负极:O 2 +2H 2 O+42e - =4OH - 要吸收空气中的氧气 。相互关系 化学腐蚀与电化学腐蚀往往同时发生,但电化学腐蚀更普遍危害更严重 。
生活中环境呈中性较多,酸性环境较少,所以吸氧腐蚀比析氢腐蚀普遍 。2、钢铁的防护: ①改变金属的内部结构:如使铁转变为钢 。
②覆盖保护层:油漆、搪瓷、镀难氧化或易形成保护层的金属。
4. 电极方程式怎么书写 电极反应的技巧
一、书写电极反应的原则
电极反应是氧化还原反应,要遵循质量守恒、电子守恒及电荷守恒 。两电极反应式相加,消去电子后得电池总反应式,所以电池总反应式减去已知的一电极反应式得另一电极反应方程式 。
二、书写电极反应的技巧
1.准确判断两个电极
例1.将锌片和铝片用导线相连,分别插入稀硫酸、浓硫酸中,写出两原电池中的电极反应式和电池反应式 。
解析:稀硫酸作电解质溶液时,较活泼的铝被氧化,锌片上放出氢气,所以:负极(铝片):2Al—6e—==2Al3+ 正极(锌片):6H+ +6e—==3H2↑
电池反应:2Al +6H+ ==2Al3+ +3H2↑
浓硫酸作电解质溶液时,因常温下铝在浓硫酸中发生钝化现象,而锌能与浓硫酸反应,所以此时锌片作负极,铝片作正极: