- •Практическое занятие по теме: «Химические источники тока»
- •Основные термины, понятия и определения
- •Первичные элементы
- •Вопросы и задания к разделу «Первичные элементы»
- •Аккумуляторы
- •Щелочные аккумуляторы
- •Вопросы и задания к разделу «Щелочные аккумуляторы»
- •Кислотные аккумуляторы
- •Топливные элементы
- •Устройство топливных элементов
- •Вопросы и задания к разделу «Кислотные аккумуляторы»
- •Водородно-кислородные элементы с щелочным электролитом
- •Водородно-кислородные элементы с кислотным электролитом
- •Вопросы и задания к разделу «Топливные элементы»
- •Литература
Вопросы и задания к разделу «Топливные элементы»
1. Чем отличаются современные топливные элементы от обычных гальванических?
2. Какой из электродов топливного элемента выполняет функцию катода, а какой анода? Почему?
3. Какие окислительно-восстановительные процессы протекают при работе топливных элементов, работающих на газовых электродах? Составить электродные уравнения.
4. Рассчитать ЭДС водородно-кислородного ТЭ со щелочным электролитом, если концентрация КОН равна 50%.
5. Рассчитать ЭДС водородно-кислородного ТЭ с кислым электролитом, если концентрация ортофосфорной кислоты 85 % (=1,69).
ПРИЛОЖЕНИЯ
Таблица 1
Потенциалы электродов для ХИТ с кислым и солевым электролитом
Реагент (электрод) |
Электродная реакция |
Е, В |
Условия |
Mg |
Mg – 2e = Mg2+ |
– 2,323 |
рН=8 |
Al |
Al – 3e = Al3+ |
– 1,662 |
рН=5 |
Zn |
Zn – 2e = Zn2+ |
– 0,763 |
рН=5 |
Pb |
Pb – 2e = Pb2+ |
– 0,126 |
40-50% HClO4 |
Pb |
Pb + HSO4– – 2e = PbSO4 + H+ |
– 0,357 |
36-50 % |
H2 |
H2 – 2e = 2H+ |
0 |
25 % |
CH3OH |
CH3OH + H2O – 6e = CO2+6H+ |
0,017 |
25 % |
H2O |
2H2O + 2e = H2 + 2OH– |
– 0,828 |
рН=7 |
CuCl |
CuCl + e = Cu + Cl– |
– 0,137 |
рН=8 |
AgCl |
AgCl + e = Ag + Cl– |
0,222 |
рН=8 |
CuSO4 |
Cu2+ + 2e = Cu |
0,337 |
рН=5 |
MnO2 |
MnO2 + 4H+ +2e = Mn2++2H2O |
1,230 |
рН=4,5 |
MnO2 |
MnO2+H+ +e = MnOOH |
1,250 |
рН=5 |
O2 |
O2+4H+ + 4e = 2H2O |
1,229 |
25% H2SO4 |
K2Cr2O7 |
Cr2O72– +14H++6e=2Cr3++7H2O |
1,330 |
20-40% H2SO4 |
PbO2 |
PbO2+4H++2e=Pb2++2H2O |
1,455 |
40-50% HClO4 |
PbO2 |
PbO2+HSO4–+3H++2e=PbSO4+2H2O |
1,690 |
36% H2SO4 |
Cl2 |
Cl2 + 2e = 2 Cl– |
1,360 |
рН=5 |
H2 |
H2 – 2e = 2 H+ |
– 0,414 |
рН=7 |
H2 |
H2 – 2e = 2 H+ |
– 0,828 |
рН=14 |
H2O |
2 H2O – 4e = 4 H+ + O2 |
0,401 |
рН=14 |
Таблица 2
Потенциалы электродов для ХИТ со щелочным электролитом
Реагент (электрод) |
Электродная реакция |
Е, В |
Условия |
Li |
Li – e– = Li+ |
– 3,045 |
3 М КОН |
Zn |
Zn + 2 OH– – 2e– = ZnO + H2O |
– 1,254 |
7 М КОН (раствор насыщен K2ZnO2) |
Zn |
Zn + 4 OH– – 2e– = ZnO22– + 2 H2O |
– 1,216 |
7 М КОН (раствор насыщен K2ZnO2) |
N2H4 |
N2H4 + 4 OH– – 4e– = N2 + 4 H2O |
– 1,160 |
|
CH3OH |
CH3OH + 8OH– –6e– = CO32–+6H2O |
– 0,910 |
7 М КОН |
Fe |
Fe + 2 OH– – 2e– = Fe(OH)2 |
– 0,887 |
|
H2 |
H2 + 2 OH– – 2e– = 2 H2O |
– 0,828 |
|
Cd |
Cd + 2 OH– – 2e– = Cd(OH)2 |
– 0,829 |
|
Cu2O |
Cu2O + H2O + 2e– = 2Cu + 2 OH– |
– 0,358 |
|
CuO |
2 CuO + H2O + 2e– = Cu2O + 2 OH– |
– 0,158 |
6 М NaOH |
HgO |
HgO + H2O + 2e– = Hg + 2 OH– |
0,098 |
7 M NaOH |
MnO2 |
MnO2 + H2O + e– = MnOOH + OH– |
0,350 |
|
Ag2O |
Ag2O + H2O + 2e– = 2 Ag + 2 OH– |
0,345 |
|
AgO |
2 AgO + H2O + 2e– = Ag2O + 2 OH– |
0,605 |
|
AgO |
AgO + H2O + 2e– = Ag + 2 OH– |
0,475 |
|
O2 |
O2 + 2 H2O + 4e– = 4 OH– |
0,401 |
|
NiOOH |
NiOOH + H2O + e– = Ni(OH)2 + OH– |
0,400 |
|
H2O2 |
HO2– + H2O + 2e– = 3 OH– |
0,880 |
1 М КОН |
H2O |
2 H2O + 2e– = H2 + 2 OH– |
– 0,828 |
|
Таблица 3
Плотность водных растворов некоторых электролитов в г/см3 при 20 оС
Электролит |
Концентрация, % |
|||||
20 |
25 |
30 |
36 |
40 |
50 |
|
Хлорная кислота HClO4 Серная кислота H2SO4 Гидроксид калия KOH Ортофосфорная кислота H3PO4 |
1.128 1,139 1,190 1,113 |
1.158 1,178 1,240 1,146 |
1.224 1,219 1,300 1,181 |
1.260 1,268 1,350 – |
1.299 1,303 1,400 1,254 |
1.410 1,395 1,510 1,335 |