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第五讲 原电池的应用

第五讲 原电池的应用

作者: 化学徐老师 | 来源:发表于2019-04-24 13:50 被阅读0次


    ♛ 没有来自内心的渴望,不可能成功


    今日梗概:

                 ❥ 一次电池

                 ❥ 二次电池

                 ❥ 燃料电池



    一、一次电池(不可充电电池):

    1、普通锌锰干电池(电解质溶液为酸性):

    (1)电极反应:

    负极:Zn-2e^-=Zn^{2+}

    正极:2MnO_{2} +2NH_{4} ^++2e^- =Mn_{2} O_{3} +2NH_{3} +H_{2} O

    总反应:2MnO_{2} +2NH_{4} ^++Zn=Mn_{2} O_{3} +2NH_{3}+H_{2} O+Zn^{2+}

    ❣ 注:很多同学看到总反应方程式,就觉得方程式太复杂了,自己肯定写不出正负极的方程式来,其实非常简单。首先,总反应方程式题目中会给,其次根据总反应方程式来判断负极和正极发生反应的物质,比如这道题负极很明显是锌(化合价升高、失电子、发生氧化反应),且它最后生成了锌离子,那么负极的电极方程式就出来了,正极的方程式我们用总反应方程式-负极反应方程式就可得出,不需自己重新判断如何书写,是不是很简单?

    (2)优点:

    制作简单,价格便宜

    (3)缺点:

    ①由于电解质溶液呈酸性,会腐蚀电池的锌壳,导致内部糊状电解质流出,腐蚀电器。

    ②即使不用,放置过久,也会失效。

    2、碱性锌锰干电池(电解质溶液呈碱性):

    (1)电极反应:

    负极:Zn+2OH^--2e^-=Zn (OH)_{2}

    正极:ZMnO_{2} +2H_{2} O+2e^-=2MnOOH+2OH^-

    总反应:2MnO_{2} +2H_{2} O+Zn=2MnOOH+Zn(OH)_{2}

    ❣ 注:氢氧化锌是沉淀,在离子方程式中不可拆,所以负极锌最后变成的是氢氧化锌,不是锌离子。

    (2)优点:

    延长电池使用寿命

    二、二次电池(可充电电池):

    1、铅蓄电池:

    (1)电极反应(放电过程):

    负极:Pb+SO_{4} ^{2-}-2e^-=PbSO_{4}

    正极:PbO_{2} +SO_{4} ^{2-}+2e^-+4H^+=PbSO_{4} +2H_{2} O

    总反应:Pb+PbO_{2} +2H_{2} SO_{4} =2PbSO_{4} +2H_{2} O

    ❣ 注:时刻记住书写顺序:总→负、正

    (2)铅蓄电池充电时,总反应方程式为

    2PbSO_{4} +2H_{2} O=电解=Pb+PbO_{2} +2H_{2} SO_{4}

    故,放电时:Pb发生氧化反应(失电子),PbO_{2} 发生还原反应(得电子)。充电时:Pb发生还原反应(得电子),PbO_{2} 发生氧化反应(失电子)。

    ❣ 注:电池放电过程反应原理为原电池,充电过程中就不是原电池了!!

    (3)用途:汽车、工业……

    2、其他充电电池:

    (1)镍镉充电电池

    (2)锂离子电池

    三、燃料电池:

    (❣ 注:燃料电池的总反应方程式就是该物质在氧气中燃烧的方程式,但是原电池是自发的氧化还原反应,所以总反应方程式不需要写条件“点燃”,方程式写完后还要检查所有物质是否可在电解质溶液里共存)

    1、氢氧燃料电池:

    (1)电解质溶液呈中性:

    负极:2H_{2} -4e^-=4H^+

    正极:O_{2} +4e^-+2H_{2} O=4OH^-

    总反应:2H_{2} +O_{2} =2H_{2} O

    (2)电解质溶液呈酸性:

    负极:2H_{2} -4e^-=4H^+

    正极:O_{2} +4e^-+4H^+=2H_{2} O

    总反应:2H_{2} +O_{2} =2H_{2} O

    (3)电解质溶液呈碱性:

    负极:2H_{2} -4e^-+4OH^- =4H_{2} O

    正极:O_{2} +4e^-+2H_{2} O=4OH^-

    总反应:2H_{2} +O_{2} =2H_{2} O

    ❣ 注:电解质溶液呈酸性,则电极方程式中不可出现氢氧根;电解质溶液呈碱性,则电极方程式中不可出现氢离子。氢氧燃料电池电极方程式的书写只需掌握中性环境的即可,酸性、碱性可根据中性环境的进行改编。

    2、甲烷燃料电池:

    (1)电解质溶液呈酸性:

    负极:CH_{4} -8e^-+2H_{2} O=CO_{2} +8H^+

    正极:2O_{2} +8e^-+8H^+=4H_{2} O

    总反应:CH_{4} +2O_{2} =CO_{2} +2H_{2} O

    ❣ 注:甲烷中的碳是+4价的。

    (2)电解质溶液呈碱性:

    负极:CH_{4} -8e^-+10OH^- =CO_{3} ^{2-} +7H_{2} O

    正极:2O_{2} +8e^-+4H_{2} O=8OH^-

    总反应:CH_{4} +2O_{2} +2OH^- =CO_{3} ^{2-}  +3H_{2} O

    ❣ 注:此反应CH_{4} +2O_{2} =CO_{2} +2H_{2} O中的CO_{2} 无法在碱性环境下共存(想一下初中学的氢氧化钠可以除去二氧化碳,就证明二氧化碳不能在碱性环境下共存啦),所以还要加一步反应:CO_{2} +2OH^-=CO_{3} ^{2-}  +H_{2}O ,两个方程式相加就是在碱性环境下的总反应方程式。


    〖问:❤❤

    写出乙醇燃料电池在电解质溶液为酸性或碱性条件下的负极、正极、总反应方程式。

    (请把你的答案留在评论区哦。)❤❤ 〗

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