2019安徽安徽高中化学竞赛无机化学第七章氧化还原反应和电化学基础语文

2026/4/29 19:56:54

现在要使反应逆转,以电解的方法完成下面的反应 2 H2O === 2 H2 + O2

理论上要加 1.23 V 的直流电即可。因此,1.23 V 称为理论分解电势。实际上,施加1.23 V 电压时并不发生分解。考察电解池的电流随外电压变化情况发现,当外电压较小时,包括 1.23 V在内,电解池的电流极小且变化很不显著,说明这时电解基本没有发生。只有当电压超过 1.70 V后,电流迅速增大。这时两极产生大量气泡,电解反应才明显发生。因此,1.70 V 称为分解电势。

分解电势与理论分解电势之间的差称为超电势。电解过程中超电势的产生与两极反应的超电势有关,直接受极板材料和析出物质的种类影响。超电势属于动力学问题。

7. 4. 03 铅蓄电池:

铅蓄电池是一种单液电池。其电池符号为

(-)Pb | H2SO4(浓度)| PbO2(+)

电池正极,是极板材料金属铅上涂有二氧化铅,其负极是海棉状态的金属铅。两者均与 1.28 g?cm-3 的硫酸接触。有时将电池符号写作

(-)Pb | PbSO4(s)| H2SO4(浓度)| PbSO4(s)| PbO2 | Pb(+) 正极半反应为 PbO2 + SO42- + 4 H+ + 2e = PbSO4 + 2 H2O 负极半反应为 Pb + SO42- = PbSO4 + 2 e 电池反应为 PbO2 + Pb + 2 H2SO4 === 2 PbSO4 + 2 H2O 铅蓄电池常用于汽车,很笨重,可充电。 7. 4. 04 Zn-Mn 电池(干电池 ):

Zn-Mn 电池中央的炭棒是正极板,其周围有 MnO2,锌皮是负极。两极间有 NH4Cl,ZnCl2 和淀粉,呈糊状。

正极半反应为 2 NH4+ + 2 e = 2 NH3 + H2 生成的氢气要除掉

H2 + 2 MnO2 = 2 Mn2O3 + H2O 负极半反应为 Zn = Zn2+ + 2 e 7. 4. 05 银锌电池:

电子手表,计算器使用的纽扣电池是银锌电池。 电池符号为 (?)Zn | KOH(40%)| AgO(+)

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正极半反应为 AgO + H2O + 2 e = Ag + 2 OH- 负极半反应为 Zn + 2 OH- = Zn(OH)2 + 2 e 7. 4. 06 燃料电池:

若将 H2 或碳氢化合物的燃烧反应以电池方式进行,则形成燃料电池。 电池反应为 2 H2 + O2 === 2 H2O 电池反应在碱性体系中完成。其正极半反应

O2 + 2 H2O + 4 e = 4 OH- 负极半反应为 H2 + 2 OH- = 2 H2O + 2 e

电池反应是自发反应,燃料电池的成功与否,在于选择适当的电极材料和催化剂,使得反应物能够顺利进行电极反应。因此,燃料电池的关键是动力学问题。

7. 4. 07 锂离子电池:

目前已商品化的锂离子电池,正极是嵌入锂的过渡金属氧化物,如 LiCoO2。负极是层状石墨,嵌入锂。电解质为溶有锂盐如 LiPF6等的有机溶液。

电池符号为 (?)LixC6 ? LiPF6(有机溶液) ? Li1-xCoO2(+) 电池反应为 Li1-xCoO2 + LixC6 = LiCoO2 + 6 C

在放电过程中,锂失去电子从负极脱嵌,进入电解质,再从外电路得到电子嵌入正极。在充电过程中,锂从正极脱嵌,经过电解质再嵌入负极。在充放电过程中,Li+ 在两个电极之间往返嵌入和脱嵌,被形象地称为“摇椅电池”。

锂离子电池工作电压高,一般为 3.3~3.8 V;体积小,比能量高;寿命长;对环境污染很小。

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