原電池電極反應(yīng)式的書寫技巧.doc

原電池電極反應(yīng)式的書寫技巧1、定義：將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變成電能的裝置。 2、構(gòu)成原電池的條件：電解質(zhì)溶液兩個(gè)導(dǎo)體做電極形成閉合回路(或在溶液中接觸)有能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)3、原理本質(zhì)：氧化還原反應(yīng)4、原電池電極的判斷（1）由組成原電池的兩極材料判斷：一般來說，較活潑的或能和電解質(zhì)溶液反應(yīng)的金屬為負(fù)極，較不活潑的金屬或能導(dǎo)電的非金屬為正極。但具體情況還要看電解質(zhì)溶液，如鎂、鋁電極在稀硫酸在中構(gòu)成原電池，鎂為負(fù)極，鋁為正極；但鎂、鋁電極在氫氧化鈉溶液中形成原電池時(shí)，由于是鋁和氫氧化鈉溶液發(fā)生反應(yīng)，失去電子，因此鋁為負(fù)極，鎂為正極。（2）根據(jù)外電路電流的方向或電子的流向判斷：在原電池的外電路，電流由正極流向負(fù)極，電子由負(fù)極流向正極。（3）根據(jù)內(nèi)電路離子的移動方向判斷：在原電池電解質(zhì)溶液中，陽離子移向正極，陰離子移向負(fù)極。（4）根據(jù)原電池兩極發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)判斷：原電池中，負(fù)極總是發(fā)生氧化反應(yīng)，正極總是發(fā)生還原反應(yīng)。因此可以根據(jù)總化學(xué)方程式中化合價(jià)的升降來判斷。（5）根據(jù)電極質(zhì)量的變化判斷：原電池工作后，若某一極質(zhì)量增加，說明溶液中的陽離子在該電極得電子，該電極為正極，活潑性較弱；如果某一電極質(zhì)量減輕，說明該電極溶解，電極為負(fù)極，活潑性較強(qiáng)。（6）根據(jù)電極上產(chǎn)生的氣體判斷：原電池工作后，如果一電極上產(chǎn)生氣體，通常是因?yàn)樵撾姌O發(fā)生了析出氫的反應(yīng)，說明該電極為正極，活動性較弱。（7）根據(jù)某電極附近pH的變化判斷A極附近的pH增大了，說明該電極為正極，金屬活動性較弱。5、鹽橋鹽橋的作用僅僅是導(dǎo)電【相當(dāng)于導(dǎo)線的作用】，將兩個(gè)燒杯形成閉合回路，否則就相當(dāng)于斷開，而鹽橋的導(dǎo)電是利用了其中的陰陽離子的定向移動。 鋅銅電池，電解質(zhì)溶液鋅端硫酸鋅，銅端硫酸銅，即兩端不一樣，所以產(chǎn)生電勢差，于是，電子從負(fù)極Zn失去，沿著導(dǎo)線移向正極Cu，即外面的導(dǎo)線中，電子即負(fù)電荷從Zn到Cu，中間有鹽橋連接，即鹽橋中的負(fù)電荷即陰離子應(yīng)該從CuSO4的一端沿著鹽橋移向ZnSO4的一端，或者說，鹽橋中的正電荷即陽離子就從ZnSO4的一端沿著鹽橋移向CuSO4的一端，總之，要保證兩端燒杯中的正負(fù)電荷要守恒?！緫?yīng)該是沒有進(jìn)入到鹽橋內(nèi)的】 【溶液中是靠硫酸銅和硫酸鋅自己的離子導(dǎo)電，他們自已各擔(dān)其職】 還有以含有離子的瓊脂塊作鹽橋的，應(yīng)用很廣泛。 6、電極反應(yīng)式的書寫原電池反應(yīng)是在兩極上分別發(fā)生氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)，負(fù)極上的反應(yīng)是活動性較強(qiáng)的金屬電極被氧化或還原性較強(qiáng)的物質(zhì)發(fā)生氧化反應(yīng)，正極上的反應(yīng)是氧化性較強(qiáng)的物質(zhì)發(fā)生得到電子的還原反應(yīng)。初學(xué)原電池，總感到其電極反應(yīng)很難寫，原電池電極反應(yīng)與一般的氧化還原反應(yīng)的書寫不一樣，有它自身的書寫方法和技巧。（1）準(zhǔn)確判斷原電池的正負(fù)極是書寫電極反應(yīng)的關(guān)鍵如果原電池的正負(fù)極判斷失誤，電極反應(yīng)式的書寫一定錯(cuò)誤。上述判斷正負(fù)極的方法是一般方法，但不是絕對的，例如銅片和鋁片同時(shí)插入濃硝酸溶液中，由于鋁片表明的鈍化，這時(shí)銅失去電子，是負(fù)極，其電極反應(yīng)為：負(fù)極：Cu 2e Cu2正極：NO3 + 4H + 2e 2H2O + 2NO2再如鎂片和鋁片同時(shí)插入氫氧化鈉溶液中，雖然鎂比鋁活潑，但由于鎂不與氫氧化鈉反應(yīng)，而鋁卻反應(yīng)，失去電子，是負(fù)極，其電極反應(yīng)為：負(fù)極：2Al + 8OH23e 2AlO2 + 4H2O正極：6H2O + 6e 6OH + 3H2（2）要注意電解質(zhì)溶液的酸堿性。在正負(fù)極上發(fā)生的電極反應(yīng)不是孤立的，它往往與電解質(zhì)溶液緊密聯(lián)系，如氫氧燃料電池有酸式和堿式，在酸溶液中，電極反應(yīng)式中不能出現(xiàn)OH，在堿溶液中，電極反應(yīng)式中不能出現(xiàn)H+，像CH4、CH3OH等燃料電池，在堿溶液中碳（C）元素以CO32離子形式存在，而不是放出CO2氣體。（3）要考慮電子的轉(zhuǎn)移數(shù)目在同一個(gè)原電池中，負(fù)極失去電子數(shù)必然等于正極得到的電子數(shù)，所以在書寫電極反應(yīng)時(shí)，一定要考慮電荷守恒。防止由總反應(yīng)方程式改寫成電極反應(yīng)式時(shí)所帶來的失誤，同時(shí)也可避免在有關(guān)計(jì)算中產(chǎn)生誤差。（4）要利用總的反應(yīng)方程式從理論上講，任何一個(gè)自發(fā)的氧化還原反應(yīng)均可設(shè)計(jì)成原電池，而兩個(gè)電極反應(yīng)相加即得總反應(yīng)方程式。所以只要知道總反應(yīng)方程式和其中一個(gè)電極反應(yīng)，便可以寫出另一個(gè)電極反應(yīng)方程式。1.若知道電池總反應(yīng)，根據(jù)總反應(yīng)是兩電極反應(yīng)之和，若能寫出某一極反應(yīng)或已知某一極反應(yīng)，由總反應(yīng)減半反應(yīng)可得另一極反應(yīng)。例如，鉛蓄電池的總反應(yīng)為：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O，已知負(fù)極反應(yīng)為：Pb+ SO422e=PbSO4，則正極反應(yīng)為： 。分析 由于電極反應(yīng)一般寫離子方程式，先將電池的總反應(yīng)改寫成離子方程式：Pb+PbO2+4H+2SO42=2PbSO4+2H2O，由總反應(yīng)減負(fù)極半反應(yīng)可得：Pb+PbO2+4H+2SO42（Pb+ SO422e）=2PbSO4+2H2OPbSO4，整理可得正極半反應(yīng)為： PbO2+4H+SO422e=PbSO4+2H2O。若知道電池總反應(yīng)：氧化劑還原劑+（某介質(zhì)）=還原產(chǎn)物+氧化產(chǎn)物+（另一介質(zhì)）根據(jù)總反應(yīng)找出氧化劑和氧化產(chǎn)物、還原劑和還原產(chǎn)物，電極反應(yīng)的總模式是：負(fù)極：還原劑ne=氧化產(chǎn)物正極：氧化劑ne=還原產(chǎn)物其他參與反應(yīng)的介質(zhì)分子或離子，根據(jù)配平需要，添加在半反應(yīng)的反應(yīng)物或生成物中。2.若電極反應(yīng)產(chǎn)物是難溶性堿或鹽時(shí)，負(fù)極上一般有陰離子參與反應(yīng)，若為可逆電池，則正極上有同樣的陰離子生成，電解液的濃度基本不變。陽離子一般參與正極反應(yīng)。參加電極非氧化還原反應(yīng)的陰、陽離子可依據(jù)電解液類型或反應(yīng)產(chǎn)物確定。例如，鎳-鎘蓄電池的總反應(yīng)為：Cd+2NiO（OH）+2H2O=Cd（OH）2+2Ni（OH）2，要書寫電極反應(yīng)式，首先，應(yīng)判斷電解液類型，由產(chǎn)物可知，電解液一定為堿液，鎘被氧化成Cd（OH）2，所以，負(fù)極有OH參加反應(yīng)。則負(fù)極反應(yīng)為：Cd+2OH2e=Cd（OH）2，正極反應(yīng)為：2NiO（OH）+2H2O+2e=2Ni（OH）2+2OH。由于負(fù)極上有2OH參與反應(yīng)，正極上同樣有2OH生成，電解液的濃度基本不變。3.同時(shí)書寫同一電池兩極反應(yīng)時(shí)，應(yīng)注意兩極電子得失數(shù)目相等。例如，鋼鐵的電化學(xué)腐蝕，正極反應(yīng)為：O2+2H2O4e=4OH，則負(fù)極反應(yīng)應(yīng)寫成：2Fe4e=2Fe2+。4. 電極半反應(yīng)一般為離子反應(yīng)，書寫電極半反應(yīng)和書寫離子方程式有相似的地方，應(yīng)考慮反應(yīng)產(chǎn)物與電解液中的離子能否共存。若不能共存，則按實(shí)際產(chǎn)物書寫。例如，甲烷與氧氣的燃料電池，反應(yīng)原理為CH4+2O2=CO2+2H2O。若電解液為KOH溶液，則產(chǎn)物應(yīng)寫成K2CO3。實(shí)際的總反應(yīng)為：CH4+2O2+2KOH= K2CO3+3H2O ，所以，在寫負(fù)極反應(yīng)時(shí)，產(chǎn)物應(yīng)寫成CO32。即CH4+10 OH8e= CO32+7H2O5.電池半反應(yīng)中，存在質(zhì)量守恒和電荷守恒。書寫時(shí)應(yīng)據(jù)此配平半反應(yīng)。電荷的計(jì)算方法是：電子帶負(fù)電，一個(gè)電子相當(dāng)一個(gè)單位負(fù)電荷，得一個(gè)電子相當(dāng)于加一個(gè)負(fù)電荷，失去一個(gè)電子相當(dāng)于加一個(gè)正電荷。若離子、電子分布在同一邊，則電荷的代數(shù)和為零；若離子、電子分布在等號的兩邊，則兩邊電荷的差為零。因?yàn)樨?fù)極失去電子，正極得到電子，根據(jù)電荷守恒，負(fù)極通常有較多的陰離子參加反應(yīng)或有陽離子生成；正極通常有較多的陽離子參加反應(yīng)或有陰離子生成。例如，丁烷-空氣- K2CO3（其中不含O2和HCO3）燃料電池，電池的總反應(yīng)為：2C4H10+13O2=8CO2+10H2O，電池的兩極反應(yīng)分別為：正極：13O2+26CO2+52e=26CO32，負(fù)極：2 C4H10+26 CO3252e=34CO2+10H2O6.一般電解液中有水，電極反應(yīng)是在水溶液中進(jìn)行，配平半反應(yīng)時(shí)，根據(jù)需要，水可作反應(yīng)物也可作產(chǎn)物。一般是等號左邊若有H+或OH參與反應(yīng)，則等號右邊可能有水生成；等號左邊若有水參與反應(yīng)，則等號右邊可能有H+或OH生成。例如，氫-氧燃料電池，總反應(yīng)為：2H2 +O2=2H2O若電解液為酸，則兩極反應(yīng)分別為：負(fù)極：2H24e=4H+，正極：O2+4H+4e=2H2O若電解液為堿，則兩極反應(yīng)分別為：負(fù)極：2H2+4OH4e=4H2O，正極：O2+2H2O +4e=4OH以上是書寫電極反應(yīng)時(shí)一些方法和規(guī)律，這些方法和技巧也適用于以后所學(xué)的電解池中電極反應(yīng)式的書寫。原電池電極反應(yīng)式的書寫練習(xí)1.伏打電池：（負(fù)極Zn、正極Cu、電解液H2SO4）負(fù)極： 正極： 總： 2.鐵碳電池：（負(fù)極Fe、正極C、電解液酸性)負(fù)極： 正極： 總：3.鐵碳電池：（負(fù)極Fe、正極C、電解液 中性或堿性)負(fù)極： 正極：化學(xué)方程式 4.鋁鎳電池：（負(fù)極Al、正極Ni 電解液 NaCl溶液、O2)負(fù)極： 正極：化學(xué)方程式 5.普通鋅錳干電池：(負(fù)極 、正極C 、電解液NH4Cl、MnO2的糊狀物)負(fù)極： 正極：2MnO2+2H+2e-=Mn2O3+H2O (還原反應(yīng))化學(xué)方程式 ：Zn+2NH4Cl+2MnO2=ZnCl2+Mn2O3+2NH3+H2O6.堿性鋅錳干電池：（負(fù)極 、正極C、 電解液KOH 、MnO2的糊狀物）負(fù)極： 正極：化學(xué)方程式 ：Zn +2MnO2 +2H2O = Zn(OH)2 +2MnOOH7.銀鋅電池：(負(fù)極 、正極- 、電解液NaOH )負(fù)極 ： 正極 ：化學(xué)方程式：Zn + Ag2O + H2O = Zn(OH)2 + 2Ag8.鋁空氣海水（負(fù)極- 、正極-石墨、鉑網(wǎng)等能導(dǎo)電的惰性材料、電解液-海水）負(fù)極 ： 正極 ：總反應(yīng)式為：4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3 （鉑網(wǎng)增大與氧氣的接觸面）9.鎂-鋁電池 （負(fù)極- 、正極- 電解液KOH） 負(fù)極： 正極：化學(xué)方程式：2Al + 2OH + 2H2O 2AlO2+ 3H210.鋰電池一型：（負(fù)極-金屬鋰、正極-石墨、電解液LiAlCl4 -SOCl2）負(fù)極 ： 正極 ：3SOCl28eSO322S6Cl化學(xué)方程式：8Li 3SOCl2 = Li2SO3 6LiCl 2S，11.鉛蓄電池： 總化學(xué)方程式：PbPbO2 + 2H2SO42PbSO4+2H2O放電時(shí)負(fù)極： 正極： 12. 鉛蓄電池充電時(shí) 陰極： 陽極：13.電解質(zhì)是KOH溶液（堿性電解質(zhì)）負(fù)極： 正極： 總：2H2 + O2 = 2H2O14.電解質(zhì)是H2SO4溶液（酸性電解質(zhì)） 負(fù)極： 正極： 總：2H2 + O2 = 2H2O15.電解質(zhì)是NaCl溶液（中性電解質(zhì)） 負(fù)極： 正極： 總：2H2 + O2 = 2H2O16.堿性電解質(zhì)（鉑為兩極、電解液KOH溶液）正極： 負(fù)極：總反應(yīng)方程式：2CH3OH + 3O2 + 4KOH = 2K2CO3 + 6H2O 17.酸性電解質(zhì)（鉑為兩極、電解液H2SO4溶液）正極：