Resumen de ecuaciones electroquímicas para el examen de ingreso a la universidad batería primaria 1. Batería voltaica: (electrodo negativo-Zn, electrodo positivo-Cu, electrolito-H2SO4) Electrodo negativo: Zn–2e-==Zn2 (reacción de oxidación ) Electrodo positivo: 2H 2e-==H2 ↑ (reacción de reducción) Ecuación iónica Zn 2H == H2 ↑ Zn2 2. Batería de hierro-carbono: (electrodo negativo—Fe, electrodo positivo—C, electrolito H2CO3 débilmente ácido) electrodo negativo: Fe–2e-==Fe2 (Reacción de oxidación) Electrodo positivo: 2H 2e-==H2 ↑ (Reacción de reducción) Ecuación iónica Fe 2H ==H2 ↑ Fe2 (corrosión por desprendimiento de hidrógeno) 3. Batería de hierro-carbono: (electrodo negativo— Fe, electrodo positivo—C, el electrolito es una propiedad neutra o alcalina) Electrodo negativo: 2Fe–4e-==2Fe2 (reacción de oxidación) Electrodo positivo: O2 2H2O 4e-==4?OH (reacción de reducción) Ecuación química 2Fe O2 2H2O= =2Fe(OH)2 (corrosión por absorción de oxígeno) 4Fe(OH )2 O2 2H2O==4Fe(OH)3 2Fe(OH)3==Fe2O3 3 H2O (el proceso de formación de óxido) 4. Batería de aluminio y níquel: (electrodo negativo - Al, electrodo positivo - electrolito de Ni, solución de NaCl, O2) Electrodo negativo: 4Al–12e-==4Al3 (reacción de oxidación) Electrodo positivo: 3O2 6H2O 12e-==12?OH (reacción de reducción) Ecuación química 4Al 3O2 6H2O==4Al(OH)3 (batería de baliza marina) 5. Batería seca ordinaria de zinc-manganeso (pasta de electrodo negativo—Zn, electrodo positivo—C, electrolito NH4Cl, MnO2) Electrodo negativo: Zn–2e-==Zn2 ( reacción de oxidación) Electrodo positivo: 2MnO2 2H 2e-==Mn2O3 H2O (reacción de reducción) Ecuación química Zn 2NH4Cl 2MnO2=ZnCl2 Mn2O3 2NH3 ↑ 6. Pila seca alcalina de zinc-manganeso: (electrodo negativo-Zn, electrodo positivo-C, electrolito KOH , pasta de MnO2) Electrodo negativo: Zn 2OH– 2e-== Zn(OH)2 (Reacción de oxidación) Electrodo positivo: 2MnO2 2H2O 2e-==2MnOOH 2 OH- (reacción de reducción) Ecuación química Zn 2MnO2 2H2O == Zn(OH )2 MnOOH 7. Batería de plata-zinc: (electrodo negativo-Zn, electrodo positivo--Ag2O, electrolito NaOH ) Electrodo negativo: Zn 2OH––2e-== Zn(OH)2 (reacción de oxidación) Electrodo positivo: Ag2O H2O 2e-== 2Ag 2 OH- (reacción de reducción) Ecuación química Zn Ag2O H2O == Zn(OH)2 2Ag 8 , Aluminio – aire – agua de mar (electrodo negativo – aluminio, electrodo positivo – grafito, malla de platino y otros materiales inertes conductores , electrolito – agua de mar) Electrodo negativo: 4Al-12e-==4Al3 (reacción de oxidación) Electrodo positivo: 3O2 6H2O 12e -==12OH- (reacción de reducción) La fórmula de reacción total es: 4Al 3O2 6H2O===4Al(OH) 3 (La malla de platino aumenta la superficie de contacto con el oxígeno) 9. Batería de magnesio---aluminio (electrodo negativo--Al, electrodo positivo-electrolito de Mg KOH) Electrodo negativo (Al): 2Al 8 OH–- 6e- = 2AlO2– 4H2O (reacción de oxidación) Electrodo positivo (Mg): 6H2O 6e- = 3H2 ↑ 6OH– (reacción de reducción) Ecuación química: 2Al 2OH – 2H2O = 2Al
Batería secundaria O2– 3H2 (también llamada batería de almacenamiento o batería recargable) 1. Batería de plomo-ácido: (electrodo negativo-Pb electrodo positivo-electrolito de PbO2-ácido sulfúrico concentrado) Electrodo negativo durante la descarga: Pb-2e-+SO42- =PbSO4 (reacción de oxidación) electrodo positivo: PbO2＋2e－＋4H＋＋SO42－ =PbSO4＋2H2O (reacción de reducción) Cátodo durante la carga: PbSO4 2H + 2e-== Pb H2SO4 (reacción de reducción) Ánodo: PbSO4 2H2O - 2e-== PbO2 H2SO4 2H (reacción de oxidación) Ecuación química total Pb＋PbO2 2 H2SO
4 Carga y descarga 2PbSO4 2H2O 2. Batería de níquel-cadmio (electrodo negativo--Cd, electrodo positivo-NiOOH, solución de electrolito es solución de KOH) Electrodo negativo durante la descarga: Cd － 2e— 2 OH– == Cd(OH) 2 (Reacción de oxidación) Electrodo positivo: 2NiOOH 2e— 2H2O == 2Ni(OH)2 2OH– (Reacción de reducción) Cátodo durante la carga: Cd(OH)2 2e—== Cd 2 OH– (Reacción de reducción) Ánodo: 2 Ni( OH)2 -2e— 2 OH– == 2NiOOH 2H2O (reacción de oxidación) Ecuación química total Cd 2NiOOH 2H2O Carga y descarga Cd(OH)2 2Ni(OH)2
5. Batería de hidrógeno-níquel: (Electrodo negativo - aleación de almacenamiento de hidrógeno LaNi5, electrodo positivo - NiOOH, electrolito KOH LiOH) Electrodo negativo durante la descarga: LaNi5H 6－6e— 6OH– == LaNi5 6H2O (reacción de oxidación) Electrodo positivo: 6NiOOH 6e— 6H2O ==6 Ni(OH)2 6OH – (Reacción de reducción) Cátodo durante la carga: LaNi5 6e— 6H2O== LaNi5H 6 6OH– (Reacción de reducción) Ánodo: 6 Ni(OH)2 -6e— 6OH– == 6NiOOH 6H2O (Reacción de oxidación) Ecuación química total LaNi5H 6
Carga y descarga de 6NiOOH LaNi5 6Ni(OH)2 6. Batería de hierro de alta velocidad: (electrodo negativo-Zn, electrodo positivo-- -grafito, el electrolito es una sustancia alcalina sólida humedecida) Electrodo negativo durante la descarga: 3Zn-6e- 6 OH – == 3 Zn(OH)2 (reacción de oxidación) Electrodo positivo: 2FeO42— 6e- 8H2O ==2 Fe (OH) 3 10OH– (reacción de reducción) Cátodo durante la carga: 3Zn(OH)2 6e-==3Zn 6 OH – (Reacción de reducción) Ánodo: 2Fe(OH)3 －6e- 10OH–==2FeO42— 8H2O (Reacción de oxidación) Total ecuación química 3Zn 2K2FeO4 8H2
O Carga y descarga 3Zn(OH)2 2Fe(OH )3 Pila de combustible 4KOH 1. Pila de combustible de hidrógeno y oxígeno La pila de combustible de hidrógeno y oxígeno generalmente utiliza platino (Pt) o un metal inerte. Se alimenta grafito como material del electrodo al electrodo negativo y se alimenta O2 al electrodo positivo. La reacción total es: 2H2.
O2 === 2H2O 1. El electrolito es solución de KOH (electrolito alcalino) Electrodo negativo: H2–2e- 2OH— == 2H2O (reacción de oxidación) Electrodo positivo: O2 H2O 4e- == OH— (reacción de reducción) Ecuación de reacción total 2H2 O2 == 2H2O 2. El electrolito es una solución de H2SO4 (electrolito ácido) Electrolito negativo: H2–2e- == 2H (reacción de oxidación) Electrodo positivo: O2 4H 4e- == 2H2O (reacción de reducción) La ecuación de reacción total 2H2 O2 == 2H2O 3. Electrolito Es solución de NaCl (electrolito neutro) Electrodo negativo: H2– 2e- == 2H Electrolito positivo: O2 H2O 4e- == 4OH— Ecuación de reacción total 2H2 O2 == 2H2O 2. Celda de combustible de metanol 1. Electrolito alcalino (platino como dos polos, electrolito solución KOH) Electrolito positivo: 3O2 12e- 6H20=== 12OH- Electrodo negativo: 2CH3OH–12e- 16OH— == 2CO32- 12H2O Ecuación de reacción total 2CH3OH 3O2 4KOH == 2K2CO3 6H2O 2. Electrolito ácido (platino como dos polos, solución de electrolito H2SO4) Electrodo positivo: 3O2 12e-- 12H == 6H2O Electrodo negativo: 2CH3OH –12e- 2H2O==12H 2CO2 Fórmula de reacción total 2CH3OH 3O2 === 2CO2 4H2O 3. Celda de combustible de CO (reacción total Las ecuaciones son: 2CO + O2 = 2CO2) 1. Sal fundida (platino como los dos polos, sal fundida de Li2CO3 y Na2CO3 como electrolito) Electrodo positivo: O2 + 4e- + 2CO2 = 2CO32-- Electrodo negativo: 2CO+2CO32- – 4e- ==4CO2 2. Electrolito ácido (platino como dos polos, electrolito solución H2SO4) Electrodo positivo: O2 4e-- 4H == 2H2O Electrodo negativo: 2CO – 4e- 2H2O == 2CO2 4H 4. Hidrazina Pila de combustible (platino como dos polos, solución electrolítica de KOH) Electrodo positivo: O2 2H2O 4e- == 4OH— Electrodo negativo: N2H4 4OH—-4e- == N2 4H2O Ecuación de reacción total N2H4 O2==N2 2H2O 5. Pila de combustible de metano 1. Electrolito alcalino (platino como dos polos, solución de electrolito KOH) Electrolito positivo: 2O2 2H2O 8e- == 8OH— Electrodo negativo: CH4 10OH—-8e- == CO32- 7H2O Ecuación de reacción total CH4 2KOH 2O2 == K2CO3 3H2O 2. Ácido electrolito (El platino son los dos polos, electrolito solución H2SO4) Electrolito positivo: 2O2 8e- 8H == 4H2O Electrodo negativo: CH4 -8e- 2H2O == 8H CO2 Ecuación de reacción total CH4 2O2 == CO2 2H2O
6. Batería de combustible de propano (el platino se usa como dos polos, O2 y CO2 se suministran al electrodo positivo, el propano se suministra al electrodo negativo y hay tres electrolitos) 1. El electrolito es carbonato fundido (K
2CO3 o Na2CO3) Electrodo positivo: 5O2 20e- 10CO2 == 10CO32- (reacción de reducción) Electrodo negativo: C3H8 -- 20e- 10CO32- == 3CO2 4H2O (reacción de oxidación) Ecuación de reacción total C3H8 5O2 === 3CO2 4H2O 2. Ácido electrolito (Solución de electrolito H2SO4) Electrodo positivo: 5O2 20e- 26H == 10H2O (reacción de reducción) Electrodo negativo: C3H8 -- 20e- 6H2O == 3CO2 20 H (reacción de oxidación) Ecuación de reacción total C3H8 5O2 === 3CO2 4H2O 3. Electrolito alcalino (El platino son los dos polos, solución de electrolito KOH) Electrodo positivo: 5O2 20e- 10H2O == 20OH— (reacción de reducción) Electrodo negativo: C3H8 -- 20e- 26 OH— == 3CO32- 17H2O (reacción de oxidación) Reacción total ecuación C3H8 5O2 6KOH = == 3 K2CO3 7H2O 7. Celda de combustible de etano (platino como dos polos, solución electrolítica de KOH) Electrodo positivo: 7O2 28e- 14H2O == 28OH— (reacción de reducción) Electrodo negativo: 2C2H6 -- 28e- 36 OH — == 4CO32- 24H2O (Reacción de oxidación) Ecuación de reacción general 2C2H6 7O2 8KOH === 4K2CO3 10H2O Reacción de celda electrolítica 1. Electrólisis de 2NaCl 2H2 en condiciones de electrodos inertes
O2NaOH H2 ↑ Cl2 ↑ 2Cl- 2H2
O 2OH- H2 ↑ Cl2 ↑ (-)2H 2e-==H2 ↑ ( )2Cl --2e-==Cl2 ↑ 2CuSO4 2H2
O2Cu↓ O2 ↑ 2H2SO4 2Cu2 2H2
O 2Cu↓ O2 ↑ 4H (-)2Cu2 4e-==2Cu↓ ( )4OH- -4e-==O2 ↑ 2H2O CuCl2
Cu Cl2 ↑ Cu2 2Cl-
Cu ↓ Cl2 ↑ (-)Cu2 2e-==Cu↓ ( )2Cl- -2e-==Cl2 ↑ 2H2
O2H2 ↑ O2 ↑ (-) 4H 4e-= =2H2 ↑ ( )4OH- -4e-==O2 ↑ 2H2O 2. Galvanoplastia: La pieza chapada se utiliza como cátodo, el metal a recubrir se utiliza como ánodo y la sal ácida del metal que contiene oxígeno se utiliza para a revestir se utiliza como solución electrolítica Cobre: solución de revestimiento de CuSO4 (-) Cu2 2e-== Cu↓ Cobre puro ( ) Cu–2e-==Cu2 Galvanizado: solución de galvanoplastia de ZnSO4 piezas revestidas (-) Zn2 2e-. ==Zn↓ Zinc puro ( ) Zn–2e-==Zn2 Plateado: piezas chapadas con solución de galvanoplastia AgNO3 (-) Ag e-==Ag↓ Plata pura ( ) Ag–e-==Ag Niquelado: solución de galvanoplastia NiSO4 chapado (-) Ni2 2e-==Ni↓ Níquel puro ( ) Ni–2e-==Ni2 3. Electrólisis en estado fundido 2NaCl(fusión
)2Na Cl2 ↑ 2Na 2Cl-(fusión
) p>
) 2N
a Cl2 ↑ (-)2Na 2e-==2Na ( )2Cl--4e-==Cl2 ↑ 2Al2O3 (fusión
) 4Al 2O2 ↑ 4Al3 6O
2- 4Al 3O2 ↑ (-)4Al3 12e– ==4Al ( )6O2- -12e-==3O2 ↑