原電池電極反應(yīng)和電池反應(yīng)方程式的書寫

1、原電池電極反應(yīng)和電池反應(yīng)原電池電極反應(yīng)和電池反應(yīng) 方程式的書寫方程式的書寫 原電池核心問題回顧原電池核心問題回顧 “” 原電池原電池 “” 正、負(fù)極判斷及電極正、負(fù)極判斷及電極反應(yīng)反應(yīng) “” 電子、電流、離子的電子、電流、離子的流向流向 “” 構(gòu)成原電池的四個條構(gòu)成原電池的四個條件件1.定義：定義： 能轉(zhuǎn)化為能轉(zhuǎn)化為 能的裝置稱為原電能的裝置稱為原電池。從理論上說，任何一個池。從理論上說，任何一個 的的 反應(yīng)均反應(yīng)均可設(shè)計(jì)成原電池；可設(shè)計(jì)成原電池；. .電極名稱：電極名稱：原電池原電池相對活潑相對活潑的電極為的電極為 相對不活潑的電極為相對不活潑的電極為電極反應(yīng)：電極反應(yīng)：原電池原電池負(fù)極：負(fù)

2、極：正極：正極： 電子，發(fā)生電子，發(fā)生 反應(yīng)反應(yīng) 電子，發(fā)生電子，發(fā)生 反應(yīng)反應(yīng)電極反應(yīng)式的書寫電極反應(yīng)式的書寫負(fù)極：負(fù)極： Zn - 2e- = Zn2+正極：正極： 2H+ + 2e- = H2總反應(yīng)：總反應(yīng)：Zn + 2H+ = Zn2+ +H2原電池正負(fù)極的判斷原電池正負(fù)極的判斷3.3.定向移動方向定向移動方向：電子、電流、離子：電子、電流、離子發(fā)生失電子發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)的氧化反應(yīng)發(fā)生得電子發(fā)生得電子的還原反應(yīng)的還原反應(yīng)電流：電流：負(fù)極負(fù)極 正極正極電子：電子：正極正極 負(fù)極負(fù)極陽離子陽離子 正極正極陰離子陰離子 負(fù)極負(fù)極“負(fù)極出電子，負(fù)極帶負(fù)極出電子，負(fù)極帶 電；電；電子回正極，

3、正極帶電子回正極，正極帶 電電”4 4、原電池的形成條件、原電池的形成條件 (4) 形成閉合回路形成閉合回路 （兩電極用導(dǎo)線連接，或接觸。）或或構(gòu)成內(nèi)電路構(gòu)成內(nèi)電路（2）兩導(dǎo)體作電極兩導(dǎo)體作電極 活動性不同的金屬（或一種金屬和一種非金屬導(dǎo)活動性不同的金屬（或一種金屬和一種非金屬導(dǎo) 體石墨），相對活潑的金屬為負(fù)極。體石墨），相對活潑的金屬為負(fù)極。 （1）能自發(fā)進(jìn)行的能自發(fā)進(jìn)行的 反應(yīng)（前提）反應(yīng)（前提） 兩不活潑的導(dǎo)體石墨或兩不活潑的導(dǎo)體石墨或PtPt等。（燃料電池電極）等。（燃料電池電極）能否用兩不活潑的導(dǎo)體做電極?（3 3）電解質(zhì)溶液：）電解質(zhì)溶液：參與電極反應(yīng)【問題1】 已知該原電池的總反

4、應(yīng)式為：已知該原電池的總反應(yīng)式為：Cu+2FeCl3=CuCl2+2FeCl2請寫請寫出其電極反應(yīng)式出其電極反應(yīng)式。負(fù)極：負(fù)極：Cu-2e-= Cu2+ 正極：正極：2Fe3+2 e-=2Fe2+書寫原電池電極反應(yīng)式的基本思路是什么？負(fù)極：還原劑負(fù)極：還原劑-n e-=氧化產(chǎn)物氧化產(chǎn)物 （氧化反應(yīng)）（氧化反應(yīng)）正極：氧化劑正極：氧化劑+ n e-=還原產(chǎn)物還原產(chǎn)物 （還原反應(yīng)）（還原反應(yīng)） 堿性鋅猛電池的電極反應(yīng)式和電池反應(yīng)式：堿性鋅猛電池的電極反應(yīng)式和電池反應(yīng)式： 負(fù)極：負(fù)極： Zn + 2OHZn + 2OH- - - 2e - 2e- - Zn(OH) Zn(OH)2 2 正極：正極：

5、2MnO 2MnO2 2 + 2H + 2H2 2O + 2eO + 2e- - 2MnOOH +2OH 2MnOOH +2OH- - 電池反應(yīng)：電池反應(yīng)： Zn +2MnOZn +2MnO2 2 +2H +2H2 2O = Zn(OH)O = Zn(OH)2 2 + 2MnOOH + 2MnOOH質(zhì)疑 為什么負(fù)極反應(yīng)式不寫成：為什么負(fù)極反應(yīng)式不寫成： Zn- 2e- Zn2+ 而將產(chǎn)物寫為而將產(chǎn)物寫為Zn（OH ) ) 2？ 為什么為什么MnO2中的氧是與中的氧是與 H2O結(jié)合生成結(jié)合生成OH- 而不是與而不是與H+結(jié)合成生成水？結(jié)合成生成水？ 如果正極反應(yīng)式直接書寫困難，還可以如果正極反應(yīng)

6、式直接書寫困難，還可以用什么方法書寫正極反應(yīng)式？用什么方法書寫正極反應(yīng)式？ 由于體系是堿性環(huán)境，存在大量的由于體系是堿性環(huán)境，存在大量的OH- ，所以生成的，所以生成的Zn2+立即與立即與OH- 反反應(yīng)生成應(yīng)生成Zn（OH）2;Zn -2e- Zn2+ ，Zn2+ + 2OH-Zn（OH）2，把兩個式，把兩個式子相加得出負(fù)極反應(yīng)式。同理子相加得出負(fù)極反應(yīng)式。同理 由于體由于體系是堿性環(huán)境，不存在大量的系是堿性環(huán)境，不存在大量的H+與氧與氧結(jié)合成水，結(jié)合成水， MnO2 中的氧只能與中的氧只能與H2O結(jié)合成結(jié)合成OH-書寫原電池電極反應(yīng)和電池反應(yīng)方程式的方法： 1.1.準(zhǔn)確判斷正、負(fù)極準(zhǔn)確判斷正

7、、負(fù)極 2.2.兼顧電解質(zhì)，確定產(chǎn)物兼顧電解質(zhì)，確定產(chǎn)物 3.3.三守恒，兩極相加得總式。三守恒，兩極相加得總式。 電極反應(yīng)是氧化還原反應(yīng)，電極反應(yīng)是氧化還原反應(yīng)，要遵循質(zhì)量守恒、電子守恒及電要遵循質(zhì)量守恒、電子守恒及電荷守恒荷守恒“三守恒三守恒”。 另外還遵循加和性原則和共另外還遵循加和性原則和共存兩原則。存兩原則。練習(xí) 問題問題3. 3. 鎂、鋁在強(qiáng)堿性環(huán)境中構(gòu)成的原電池鎂、鋁在強(qiáng)堿性環(huán)境中構(gòu)成的原電池的電極反應(yīng)式。的電極反應(yīng)式。 負(fù)極：負(fù)極：2Al + 8OH2Al + 8OH- - - 6e- - 6e- 2AlO2AlO2 2- - +4H +4H2 2O O正極：正極：6H6H2

8、2O + 6eO + 6e- - 3H3H2 2+6OH+6OH- -總反應(yīng)式：總反應(yīng)式：2Al + 2OH- - + 2H2O 2AlO2- - + 3H2 拓展： 1.以以FeFe、CuCu作為電極，分別在常溫下與稀硫酸、作為電極，分別在常溫下與稀硫酸、濃硝酸溶液構(gòu)成的原電池，分析它們的電極濃硝酸溶液構(gòu)成的原電池，分析它們的電極反應(yīng)。反應(yīng)。2. 2. 以以FeFe、CuCu作為電極，與氯化鈉溶液能否構(gòu)作為電極，與氯化鈉溶液能否構(gòu)成原電池？如能則分析它們的電極反應(yīng)。成原電池？如能則分析它們的電極反應(yīng)。 注意注意: : 較活潑金屬不一定做負(fù)極，要看哪種較活潑金屬不一定做負(fù)極，要看哪種金屬自發(fā)的

9、與溶液某種物質(zhì)或離子發(fā)生反應(yīng)；金屬自發(fā)的與溶液某種物質(zhì)或離子發(fā)生反應(yīng)； 電解質(zhì)不一定與電極發(fā)生反應(yīng)。電解質(zhì)不一定與電極發(fā)生反應(yīng)。問題4 阿波羅宇宙飛船上使用的是氫氧燃料電池，阿波羅宇宙飛船上使用的是氫氧燃料電池，其電池反應(yīng)為其電池反應(yīng)為2H2+O2=2H2O，電解液為，電解液為KOH，反應(yīng)保持在較高溫度，使反應(yīng)保持在較高溫度，使H2O蒸發(fā)，下列敘述正蒸發(fā)，下列敘述正確的是（確的是（ ）A、此電池能發(fā)出藍(lán)色火焰、此電池能發(fā)出藍(lán)色火焰 B、H2為正極，為正極，O2為負(fù)極為負(fù)極C、工作時，電解液的、工作時，電解液的pH不斷減小不斷減小D、電極反應(yīng)為：負(fù)極、電極反應(yīng)為：負(fù)極2 H2+4 OH-4e-=

10、4 H2O 正極正極O2+2H2O+4e-=4 OH- D D變式訓(xùn)練（1）把電解質(zhì)溶液改為稀）把電解質(zhì)溶液改為稀H2SO4，電極反，電極反應(yīng)式？應(yīng)式？（2）把）把H2改為改為CH4，電解質(zhì)溶液為，電解質(zhì)溶液為KOH溶液，電極反應(yīng)式？溶液，電極反應(yīng)式？（3）把）把H2改為改為CH4，電解質(zhì)溶液為稀，電解質(zhì)溶液為稀H2SO4溶液，電極反應(yīng)式？溶液，電極反應(yīng)式？5氫氧燃料電池（酸性介質(zhì)）氫氧燃料電池（酸性介質(zhì)）正極：正極：O2 + 4H+ + 4e- - =2H2O負(fù)極：負(fù)極：2H2 - 4e- - =4H+總反應(yīng)式：總反應(yīng)式：2H2 + O2 =2H2OCH4燃料電池燃料電池(堿性介質(zhì)堿性介質(zhì))

11、正極：正極：2O2 + 4H2O + 8e- - = 8OH- -負(fù)極：負(fù)極：CH4 -8e- - + 10OH- - =CO32- - + 7H2O 總反應(yīng)式：總反應(yīng)式：CH4 + 2O2 + 2OH- - =CO32- - + 3H2OCH4燃料電池燃料電池(酸性介質(zhì)酸性介質(zhì)) 負(fù)極：負(fù)極：CHCH4 4+2H+2H2 2O O8e8e- -=CO=CO2 2+8H+8H+ + 正極：正極：O O2 2+4H+4H+ + 4e+ 4e- -2H2H2 2O O 書寫對于有書寫對于有HH、OO參與的原電參與的原電池電極反應(yīng)式的基本思路是什么？池電極反應(yīng)式的基本思路是什么？ 總反應(yīng)式中沒有總反

12、應(yīng)式中沒有H+或或OH-參與反應(yīng)，則參與反應(yīng)，則若一極消耗若一極消耗H+或或OH-，另一極必生成，另一極必生成H+或或OH-H2在酸性介質(zhì)中放電生成在酸性介質(zhì)中放電生成H+，在堿性介，在堿性介質(zhì)中放電，與質(zhì)中放電，與OH-結(jié)合生成結(jié)合生成H2O； O2在在酸性介質(zhì)中放電與酸性介質(zhì)中放電與H+結(jié)合生成結(jié)合生成H2O，在，在堿性介質(zhì)中放電生成堿性介質(zhì)中放電生成OH-氫氧不夠，水來湊氫氧不夠，水來湊燃料電池絕大多數(shù)為堿性條件，因此正燃料電池絕大多數(shù)為堿性條件，因此正極反應(yīng)一般為極反應(yīng)一般為O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-，而負(fù)極反應(yīng)一般比較難寫（關(guān)鍵）?？啥?fù)極反應(yīng)一般比較難寫（關(guān)鍵）。

13、可用總反應(yīng)減去正極反應(yīng)，即可得負(fù)極反用總反應(yīng)減去正極反應(yīng)，即可得負(fù)極反應(yīng)式。應(yīng)式。拓展：熔融燃料電池 用用LiLi2 2COCO3 3和和NaNa2 2COCO3 3的熔融鹽混的熔融鹽混合物作電解質(zhì)，合物作電解質(zhì)，COCO為負(fù)極燃?xì)?，為?fù)極燃?xì)?，空氣與空氣與COCO2 2的混合氣為正極助燃的混合氣為正極助燃?xì)猓频迷跉?，制得?50 650 下工作的燃料下工作的燃料電池，完成有關(guān)的電池反應(yīng)式。電池，完成有關(guān)的電池反應(yīng)式?？傠姵胤磻?yīng)式：總電池反應(yīng)式： 2CO 2CO O O2 22CO2CO2 2 正極反應(yīng)式：正極反應(yīng)式：O O2 24e4e- -2CO2CO2 22 CO2 CO3 3 2-2

14、-負(fù)極反應(yīng)式：負(fù)極反應(yīng)式：2CO2CO2CO2CO3 3 2-2- 4e- 4e = 4CO= 4CO2 2問題5 高鐵電池是一種新型可充電電池，與普通高能電池高鐵電池是一種新型可充電電池，與普通高能電池相比，該電池能長時間保持穩(wěn)定的放電電壓。高鐵電池相比，該電池能長時間保持穩(wěn)定的放電電壓。高鐵電池的總反應(yīng)為的總反應(yīng)為 3Zn + 2K2FeO4 + 8H2O =3Zn(OH)2 + 2Fe(OH)3 + 4KOH下列敘述不正確的是下列敘述不正確的是 （ ）A放電時負(fù)極反應(yīng)為：放電時負(fù)極反應(yīng)為：Zn2e- +2OH-= Zn(OH)2B充電時陽極反應(yīng)為：充電時陽極反應(yīng)為：Fe(OH)3 3e-

15、+ 5 OH- = FeO + 4H2OC放電時每轉(zhuǎn)移放電時每轉(zhuǎn)移3 mol電子，正極有電子，正極有1mol K2FeO4被氧化被氧化D放電時正極附近溶液的堿性增強(qiáng)放電時正極附近溶液的堿性增強(qiáng)ADAD點(diǎn)撥 （1 1）新型電池的電極判斷、電極反應(yīng)式）新型電池的電極判斷、電極反應(yīng)式書寫判斷等問題仍緊扣原電池原理書寫判斷等問題仍緊扣原電池原理（2 2）解決）解決“可充電電池可充電電池”有關(guān)問題時，有關(guān)問題時，弄清是弄清是“充電充電”還是還是“放電放電”，充電為，充電為電解池，放電為原電池電解池，放電為原電池（3 3）原電池的負(fù)極反應(yīng)與電解池的陰極）原電池的負(fù)極反應(yīng)與電解池的陰極反應(yīng)，原電池的正極反應(yīng)

16、與電解池的陽反應(yīng)，原電池的正極反應(yīng)與電解池的陽極反應(yīng)互為逆反應(yīng)極反應(yīng)互為逆反應(yīng)問題6 （0808廣東卷）廣東卷）LiFePOLiFePO4 4電池具有穩(wěn)定性高、安全、電池具有穩(wěn)定性高、安全、對環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，可用于電動汽車。電池反對環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，可用于電動汽車。電池反應(yīng)為：應(yīng)為：FePOFePO4 4+Li=LiFePO+Li=LiFePO4 4，電池的正極材料是，電池的正極材料是LiFePOLiFePO4 4，負(fù)極材料是石墨，含，負(fù)極材料是石墨，含LiLi+ +導(dǎo)電固體為導(dǎo)電固體為電解質(zhì)。下列有關(guān)電解質(zhì)。下列有關(guān)LiFePOLiFePO4 4電池說法正確的是電池說法正確的是A.A.可加入硫

17、酸以提高電解質(zhì)的導(dǎo)電性可加入硫酸以提高電解質(zhì)的導(dǎo)電性B B放電時電池內(nèi)部放電時電池內(nèi)部LiLi+ +向負(fù)極移動向負(fù)極移動. .C.C.充電過程中，電池正極材料的質(zhì)量減少充電過程中，電池正極材料的質(zhì)量減少D.D.放電時電池正極反應(yīng)為：放電時電池正極反應(yīng)為： FePOFePO4 4+Li+Li+ +e+e- -=LiFePO=LiFePO4 4分析分析放電時：放電時：FePOFePO4 4+LiLiFePO+LiLiFePO4 4負(fù)極：負(fù)極：Li - eLi - e- - = Li= Li+ +，正極：正極：FePOFePO4 4 + Li + Li+ + + e + e- - = = LiFeP

18、OLiFePO4 4；充電時：充電時：LiFePOLiFePO4 4FePOFePO4 4+Li+Li陰極：陰極：LiLi+ + + e + e- - = Li = Li 陽極：陽極：LiFePO4 LiFePO4 e- = FePO e- = FePO4 4 + Li + Li+ + 所以易知所以易知C.DC.D正確。正確。四、書寫電極反應(yīng)式的常見錯誤四、書寫電極反應(yīng)式的常見錯誤： 1 1不能準(zhǔn)確判斷兩個電極不能準(zhǔn)確判斷兩個電極2 2不會運(yùn)用電池總反應(yīng)式不會運(yùn)用電池總反應(yīng)式3 3忽視電解質(zhì)溶液的酸堿性忽視電解質(zhì)溶液的酸堿性4 4忽視電子轉(zhuǎn)移數(shù)相等忽視電子轉(zhuǎn)移數(shù)相等自我檢測1、（0808廣東卷

19、）廣東卷）用銅片、銀片、用銅片、銀片、Cu (NO3)2溶溶液、液、AgNO3溶液、導(dǎo)線和鹽橋（裝有瓊脂溶液、導(dǎo)線和鹽橋（裝有瓊脂-KNO3的的U型管）構(gòu)成一個原電池。以下有型管）構(gòu)成一個原電池。以下有關(guān)該原電池的敘述正確的是（關(guān)該原電池的敘述正確的是（ ）在外電路中，電流由銅電極流向銀電極在外電路中，電流由銅電極流向銀電極 正極反應(yīng)為：正極反應(yīng)為：Ag+e-=Ag實(shí)驗(yàn)過程中取出鹽橋，原電池仍繼續(xù)工作實(shí)驗(yàn)過程中取出鹽橋，原電池仍繼續(xù)工作將銅片浸入將銅片浸入AgNO3溶液中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)與該溶液中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)與該原電池反應(yīng)相同原電池反應(yīng)相同A BCD D C C2、（、（08江蘇卷）江蘇卷）鎳

20、鎘（鎳鎘（Ni-Cd）可充電電池在現(xiàn)代）可充電電池在現(xiàn)代生活中有廣泛應(yīng)用。已知某鎳鎘電池的電解質(zhì)溶液生活中有廣泛應(yīng)用。已知某鎳鎘電池的電解質(zhì)溶液為為KOH溶液，其充、放電按下式進(jìn)行：溶液，其充、放電按下式進(jìn)行：Cd + 2NiOOH + 2H2O=Cd(OH)2 + 2Ni(OH)2有關(guān)該電池的說法正確的是（有關(guān)該電池的說法正確的是（ ）A充電時陽極反應(yīng)：充電時陽極反應(yīng)：Ni(OH)2 e- + OH- = NiOOH + H2OB充電過程是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的過程充電過程是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的過程C放電時負(fù)極附近溶液的堿性不變放電時負(fù)極附近溶液的堿性不變D放電時電解質(zhì)溶液中的放電時電解質(zhì)溶液中的

21、OH-向正極移動向正極移動A A3、（08寧夏卷）一種燃料電池中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)為：一種燃料電池中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)為：在酸性溶液中甲醇與氧作用生成水和二氧化碳。該在酸性溶液中甲醇與氧作用生成水和二氧化碳。該電池負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)是（電池負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)是（ ）ACH3OH(g)+O2(g)=H2O(1)+CO2(g)+2H+(aq)+2e-BO2(g)+4H+(aq)+4e-=2H2O(1)CCH3OH(g)+H2O(1)=CO2(g)+6H+(aq)+6e-DO2(g)+2H2O(1)+4e-=4OH-C C4、（08北京卷）北京卷）據(jù)報(bào)道，我國擁有完全自主產(chǎn)權(quán)據(jù)報(bào)道，我國擁有完全自主產(chǎn)權(quán)的氫氧燃料電池車將在奧運(yùn)會期間為運(yùn)動員提供的氫氧燃料電池車將在奧運(yùn)會期間為運(yùn)動員提供服務(wù)。某種氫氧燃料電池的電解液為服務(wù)。某種氫氧燃料電池的電解液為