電化學(xué)中電極反應(yīng)式的書寫技巧(共9頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上電化學(xué)中電極反應(yīng)式的書寫技巧電化學(xué)中電極反應(yīng)式的書寫不僅是電化學(xué)教學(xué)的重點和難點，更是高考的熱點題型之一，其中，燃料電池電極反應(yīng)式以及可充電電池電極反應(yīng)式的書寫又是電極反應(yīng)式書寫中的難點。下面筆者就如何正確書寫電極反應(yīng)式進(jìn)行了較為詳盡的歸納，旨在“拋磚引玉”。一、原電池中電極反應(yīng)式的書寫1、先確定原電池的正負(fù)極，列出正負(fù)極上的反應(yīng)物質(zhì)，并標(biāo)出相同數(shù)目電子的得失。2、注意負(fù)極反應(yīng)生成的陽離子與電解質(zhì)溶液中的陰離子是否共存。若不共存，則該電解質(zhì)溶液中的陰離子應(yīng)寫入負(fù)極反應(yīng)式；若正極上的反應(yīng)物質(zhì)是O2，且電解質(zhì)溶液為中性或堿性，則水必須寫入正極反應(yīng)式中，且O2生成OH-，若

2、電解質(zhì)溶液為酸性，則H+必須寫入正極反應(yīng)式中，O2生成水。3、正負(fù)極反應(yīng)式相加得到電池反應(yīng)的總反應(yīng)式。若已知電池反應(yīng)的總反應(yīng)式，可先寫出較易書寫的書寫電極反應(yīng)式，然后在電子守恒的基礎(chǔ)上，總反應(yīng)式減去較易寫出的書寫電極反應(yīng)式，即得到較難寫出的書寫電極反應(yīng)式。例1、有人設(shè)計以Pt和Zn為電極材料，埋入人體內(nèi)作為作為某種心臟病人的心臟起搏器的能源。它依靠跟人體內(nèi)體液中含有一定濃度的溶解氧、H+和Zn2+進(jìn)行工作，試寫出該電池的兩極反應(yīng)式。解析：金屬鉑是相對惰性的，金屬鋅是相對活潑的，所以鋅是負(fù)極，Zn失電子成為Zn2+，而不是ZnO或Zn(OH)2，因為題目已告訴H+參與作用。正極上O2得電子成為負(fù)

3、二價氧，在H+作用下肯定不是O2-、OH-等形式，而只能是產(chǎn)物水，體液內(nèi)的H+得電子生成H2似乎不可能。故發(fā)生以下電極反應(yīng)：負(fù)極：2Zn4e-= 2Zn2+，正極：O2 + 4H+ + 4e- = 2H2O 。例2、用金屬鉑片插入KOH溶液中作電極，在兩極上分別通入甲烷和氧氣，形成甲烷氧氣燃料電池，該電池反應(yīng)的離子方程式為：CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O，試寫出該電池的兩極反應(yīng)式。解析：從總反應(yīng)式看，O2得電子參與正極反應(yīng)，在堿性性溶液中，O2得電子生成OH-，故正極反應(yīng)式為：2O2+4H2O+8e- =8OH-。負(fù)極上的反應(yīng)式則可用總反應(yīng)式減去正極反應(yīng)式（電子守恒）得CH4+

4、10OH-8e-= CO32-+7H2O。二、電解池中電極反應(yīng)式的書寫1、首先看陽極材料，如果陽極是活潑電極（金屬活動順序表Ag以前,金屬活動順序由強到弱： 銫最強 然后是稀土、鋇、銣、再然后是鉀鈣鈉鎂鋁鈹錳鋅鐵鈷鎳錫鉛(氫)銅汞銀鉑金。），則應(yīng)是陽極失電子，陽極不斷溶解，溶液中的陰離子不能失電子。2、如果陽極是惰性電極（Pt、Au、石墨），則應(yīng)是電解質(zhì)溶液中的離子放電，應(yīng)根據(jù)離子的放電順序進(jìn)行書寫書寫電極反應(yīng)式。陽極（惰性電極）發(fā)生氧化反應(yīng)，陰離子失去電子被氧化的順序為：S2-SO32-I-Br -Cl-OH-水電離的OH-含氧酸根離子F-。陰極發(fā)生還原反應(yīng)，陽離子得到電子被還原的順序為：A

5、g+Hg2+Fe3+Cu2+（酸電離出的H+）Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+（水電離出的H+）Al3+Mg2+Na+Ca2+K+。（注：在水溶液中Al3+、Mg2+、Na+、Ca2+、K+這些活潑金屬陽離子不被還原，這些活潑金屬的冶煉往往采用電解無水熔融態(tài)鹽或氧化物而制得）。例3、寫出用石墨作電極，電解飽和食鹽水的書寫電極反應(yīng)式。解析：由于電極材料為石墨，是惰性電極，不參與電極反應(yīng)，則書寫電極反應(yīng)式的書寫只考慮溶液中的離子放電順序即可。移向陽極的陰離子有Cl-和水電離出的OH-，但在陽極上放電的是Cl-；移向陰極的陽離子有Na+和水電離出的H+，但在陰極上放電的是H+。所以上述電解池的電極反

6、應(yīng)為：陽極：2Cl-2e-= Cl2，陰極：2H+2e-= H2或2H2O+2e-= H2+2OH-。若將上述石墨電極改成銅作電極，試寫出電解飽和食鹽水的書寫電極反應(yīng)式。解析：由于電極材料為Cu，是活潑電極，銅參與陽極反應(yīng)，溶液中的陰離子不能失電子，但陰極反應(yīng)仍按溶液中的陽離子放電順序書寫。該電解池的電極反應(yīng)為：陽極：Cu2e-= Cu2+，陰極：2H+2e-= H2或2H2O+2e-= H2+2OH-。（注：陽極產(chǎn)生的Cu2+可與陰極產(chǎn)生的OH-結(jié)合成Cu(OH)2沉淀，不會有Cu2+得電子情況發(fā)生。）三、燃料電池電極反應(yīng)式的書寫電極：惰性電極。燃料包含：H2；烴如：CH4；醇如：C2H5O

7、H等。電解質(zhì)包含：酸性電解質(zhì)溶液如：H2SO4 溶液；堿性電解質(zhì)溶液如：NaOH溶液；熔融氧化物如：Y2O3 ；熔融碳酸鹽如：K2CO3 等。第一步：寫出電池總反應(yīng)式燃料電池的總反應(yīng)與燃料的燃燒反應(yīng)一致，若產(chǎn)物能和電解質(zhì)反應(yīng)則總反應(yīng)為加合后的反應(yīng)。如氫氧燃料電池的總反應(yīng)為：2H2+O2=2H2O；甲烷燃料電池（電解質(zhì)溶液為NaOH溶液）的反應(yīng)為：CH4+2O2=CO2+2H2O CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O 式+式得燃料電池總反應(yīng)為：CH4+2O2+2NaOH=Na2CO3+3H2O第二步：寫出電池的正極反應(yīng)式根據(jù)燃料電池的特點，一般在正極上發(fā)生還原反應(yīng)的物質(zhì)都是O2，隨著電解質(zhì)溶

8、液的不同，其電極反應(yīng)有所不同，其實，我們只要熟記以下四種情況：（1）酸性電解質(zhì)溶液環(huán)境下電極反應(yīng)式：O2+4H+4e-=2H2O（2）堿性電解質(zhì)溶液環(huán)境下電極反應(yīng)式：O2+2H2O+4e-=4OH-（3）固體電解質(zhì)（高溫下能傳導(dǎo)O2-）環(huán)境下電極反應(yīng)式：O2+4e-=2O2-（4）熔融碳酸鹽（如：熔融K2CO3 ）環(huán)境下電極反應(yīng)式：O2 +2CO2+4e2CO。第三步：根據(jù)電池總反應(yīng)式和正極反應(yīng)式寫出電池的負(fù)極反應(yīng)式電池的總反應(yīng)和正、負(fù)極反應(yīng)之間有如下關(guān)系：電池的總反應(yīng)式=電池正極反應(yīng)式電池負(fù)極反應(yīng)式故根據(jù)第一、二步寫出的反應(yīng)，有：電池的總反應(yīng)式-電池正極反應(yīng)式=電池負(fù)極反應(yīng)式，注意在將兩個反

9、應(yīng)式相減時，要約去正極的反應(yīng)物O2。以甲烷燃料電池為例來分析在不同的環(huán)境下電極反應(yīng)式的書寫方法：1、酸性條件燃料電池總反應(yīng)：CH4+2O2=CO2+2H2O 燃料電池正極反應(yīng)：O2+4H+4e-=2H2O -×2，得燃料電池負(fù)極反應(yīng)：CH4-8e-+2H2O=CO2+8H+2、堿性條件燃料電池總反應(yīng)：CH4+2O2+2NaOH=Na2CO3+3H2O 燃料電池正極反應(yīng)：O2+2H2O+4e-=4OH- ×2，得燃料電池負(fù)極反應(yīng)：CH4+10OH-8e-=CO+7H2O3、固體電解質(zhì)（高溫下能傳導(dǎo)O2-）燃料電池總反應(yīng)：CH4+2O2=CO2+2H2O 燃料電池正極反應(yīng)：O2

10、+4e-=2O2- ×2，得燃料電池負(fù)極反應(yīng)：CH4+4O2-8e-=CO2+2H2O4，熔融碳酸鹽（如：熔融K2CO3 ）環(huán)境下電池總反應(yīng)：CH4+2O2CO2+2H2O。正極電極反應(yīng)式：O2+2CO2+4e2CO。電池總反應(yīng)-正極電極反應(yīng)式得負(fù)極反應(yīng)式：CH4+4CO-8e=5CO2+2H2O四、可充電電池電極反應(yīng)式的書寫及應(yīng)用(一)解可充電電池試題必備知識1對可充電電池充電和放電兩過程認(rèn)識：放電是原電池反應(yīng)，充電是電解池反應(yīng)。要能根據(jù)題給總反應(yīng)式，寫出原電池總反應(yīng)式和電解池總反應(yīng)式。2對可充電電池電極極性和材料的判斷：判斷電池放電時電極極性和材料，可先標(biāo)出放電（原電池）總反應(yīng)式

11、電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目，失去電子的一極為負(fù)極，該物質(zhì)即為負(fù)極材料；得到電子的一極為正極，該物質(zhì)即為正極材料。若判斷電池充電時電極極性和材料，方法同前，失去電子的一極為陽極，該物質(zhì)即為陽極材料；得到電子的一極為陰極，該物質(zhì)即為陰極材料。3可充電電池電極反應(yīng)式的書寫方法：書寫可充電電池電極反應(yīng)式，一般都是先書寫放電的電極反應(yīng)式。書寫放電的電極反應(yīng)式時，一般要遵守三步：第一，先標(biāo)出原電池總反應(yīng)式電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目，指出參與負(fù)極和正極反應(yīng)的物質(zhì)；第二，寫出一個比較容易書寫的電極反應(yīng)式（書寫時一定要注意電極產(chǎn)物是否與電解質(zhì)溶液共存）；第三，在電子守恒的基礎(chǔ)上，總反應(yīng)式減去寫出的電極反應(yīng)式即得另一電極反應(yīng)

12、式。充電的電極反應(yīng)與放電的電極反應(yīng)過程相反，充電的陽極反應(yīng)為放電正極反應(yīng)的逆過程，充電的陰極反應(yīng)為放電負(fù)極反應(yīng)的逆過程。4對可充電電池某電極是發(fā)生氧化還是還原反應(yīng)及某元素被氧化還是被還原的判斷：根據(jù)電極反應(yīng)式進(jìn)行分析，放電（原電池）的負(fù)極及充電（電解池）的陽極均失去電子，發(fā)生了氧化反應(yīng)，其變價元素被氧化；放電（原電池）的正極及充電（電解池）的陰極均得到電子，發(fā)生了還原反應(yīng)，其變價元素被還原。5對溶液中離子的移動方向判斷：放電時，陰離子移向負(fù)極，陽離子移向正極；充電時，陰離子移向陽極，陽離子移向陰極。6可充電電池充電時與電源的連接：可充電電池用完后充電時，原電池的負(fù)極與外電源的負(fù)極相連，原電池的

13、正極與外電源的正極相連。7有關(guān)電化學(xué)的計算：有關(guān)電化學(xué)的計算都必須利用電子守恒，要注意各電極轉(zhuǎn)移的電子數(shù)均相等。這類計算通常有計算電極的增重或較少量、溶液的PH、溶液的離子濃度、電子轉(zhuǎn)移的數(shù)目等。（二）可充電電池試題的解題策略綜觀歷年高考試題可發(fā)現(xiàn)，解可充電電池試題的關(guān)鍵在于能否正確書寫電極反應(yīng)式。書寫電極反應(yīng)式的關(guān)鍵是能否正確書寫放電時的電極反應(yīng)式。要正確書寫放電時的電極反應(yīng)式，既要弄清得失電子的物質(zhì)，還要特別注意電極產(chǎn)物是否與電解質(zhì)溶液共存，要寫出實際存在的電極反應(yīng)式。然后根據(jù)原電池的負(fù)極反應(yīng)與電解池的陽極反應(yīng)、原電池的正極反應(yīng)與電解池的陰極反應(yīng)互為逆反應(yīng)，即可快速寫出充電時的電極反應(yīng)式。

14、各電極反應(yīng)式順利寫出以后，即可正確解題。（三）有關(guān)可充電電池高考試題題型分析1可充電電池電極極性和材料判斷 放電 充電 例4（2001年廣東化學(xué)卷第2題）鎳鎘（NiCd）可充電電池在現(xiàn)代生活中有廣泛應(yīng)用，它的充放電反應(yīng)按下式進(jìn)行：Cd2NiO(OH)2H2O Cd(OH)22Ni(OH)2。由此可知，該電池放電時的負(fù)極材料是（ ）ACd(OH)2 BNi(OH)2 CCd DNiO(OH)解析：要理解鎳鎘電池放電和充電的過程。放電是原電池反應(yīng)，根據(jù)題給條件知放電（原電池）時的總反應(yīng)式為：Cd2NiO(OH)2H2O=Cd(OH)22Ni(OH)2。標(biāo)出原電池總反應(yīng)式電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目指出，即

15、可知道參與負(fù)極反應(yīng)的物質(zhì)： 2e-Cd2NiO(OH)2H2O=Cd(OH)22Ni(OH)2。從上式可知，Cd可作負(fù)極材料，參與負(fù)極反應(yīng)。故應(yīng)選C。點評：此類試題考查可充電電池電極極性和材料判斷，首先要準(zhǔn)確判斷充電、放電分別表示什么反應(yīng)（原電池反應(yīng)還是電解池反應(yīng)），并寫出充電、放電的總反應(yīng)式，然后在總反應(yīng)式上標(biāo)出電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目，即可正確判斷可充電電池電極極性和材料。2可充電電池電極反應(yīng)式的書寫和判斷 放電 充電 例5（05江蘇化學(xué)卷第14題）高鐵電池是一種新型可充電電池，與普通高能電池相比，該電池長時間保持穩(wěn)定的放電電壓。高鐵電池的總反應(yīng)為3Zn2K2FeO48H2O3Zn(OH)22

16、Fe(OH)34KOH，下列敘述不正確的是（ ）A放電時負(fù)極反應(yīng)為：Zn2e2OHZn(OH)2B充電時陽極反應(yīng)為：Fe(OH)33e5OHFeO424H2OC放電時每轉(zhuǎn)移3mol電子，正極有1mol K2FeO4被氧化D放電時正極附近溶液的堿性增強解析：高鐵電池放電作用是原電池的功能，其總反應(yīng)式為：3Zn2K2FeO48H2O=3Zn(OH)22Fe(OH)34KOH，根據(jù)上述書寫電極反應(yīng)式的方法可知，負(fù)極反應(yīng)為：Zn2e-2OH-Zn(OH)2，正極反應(yīng)為：FeO42-4H2O +3e-= Fe(OH)35OH-，A正確；充電就是發(fā)生電解池反應(yīng)，其總反應(yīng)式為：3Zn(OH)22Fe(OH)

17、34KOH=3Zn2K2FeO48H2O，根據(jù)上述書寫電極反應(yīng)式的方法可知，陽極反應(yīng)為：Fe(OH)35OH3eFeO424H2O，B正確。放電時每轉(zhuǎn)移3mol電子，正極有1mol K2FeO4被還原為Fe(OH)3，而不是被氧化，C錯誤。根據(jù)正極反應(yīng)式FeO424H2O +3e= Fe(OH)35OH知，放電時生成OH，故正極附近溶液的堿性增強。故本題應(yīng)選C。點評：本題主要考查電極反應(yīng)式的書寫、電解質(zhì)溶液的酸堿性變化、及氧化還原反應(yīng)等知識，側(cè)重考查考生對原電池和電解池原理的理解及分析問題的能力。3可充電電池電極發(fā)生氧化、還原反應(yīng)及元素被氧化、被還原判斷例6（2006年廣東化學(xué)卷第16題）某可

18、充電的鋰離子電池以LiMn2O4為正極，嵌入鋰的碳材料為負(fù)極，含Li+導(dǎo)電固體為電解質(zhì)。放電時的電池反應(yīng)為：Li+LiMn2O4=Li2Mn2O4。下列說法正確的是（ ） A放電時，LiMn2O4發(fā)生氧化反應(yīng)B放電時，正極反應(yīng)為：Li+LiMn2O4+e-=Li2Mn2O4C充電時，LiMn2O4發(fā)生氧化反應(yīng)D充電時，陽極反應(yīng)為：Li+e-=Li解析：放電時作為電源來用，根據(jù)放電時的電池反應(yīng)知，負(fù)極反應(yīng)式為：Lie-=Li+，正極反應(yīng)式為：Li+LiMn2O4+e-=Li2Mn2O4，B正確，但LiMn2O4發(fā)生還原反應(yīng)，A錯誤。充電時，陰極反應(yīng)式為：Li+e-=Li，D錯誤，陽極反應(yīng)式為：L

19、i2Mn2O4e-= Li+LiMn2O4，故應(yīng)是Li2Mn2O4發(fā)生氧化反應(yīng)，而不是LiMn2O4，C錯誤。本題應(yīng)選B。點評：本題主要考查電化學(xué)知識和氧化還原反應(yīng)的有關(guān)知識，雖然新型電池增加了試題的陌生度，但考查原電池及電解池的原理不變，這是解答本類試題的關(guān)鍵。4可充電電池離子的移動方向判斷及總反應(yīng)式的書寫例7（2006年江蘇化學(xué)卷第14題）鋰離子電池已成為新一代實用化的蓄電池，該電池具有能量密度大、電壓高的特性。鋰離子電池放電時的電極反應(yīng)式為：負(fù)極反應(yīng)：C6Lixe-C6Li1xxLi+（C6Li表示鋰原子嵌入石墨形成的復(fù)合材料）正極反應(yīng)：Li1xMO2xLi+xe-LiMO2（LiMO2

20、表示含鋰的過渡金屬氧化物）下列有關(guān)說法正確的是（ ）A. 鋰離子電池充電時電池反應(yīng)為C6LiLi1xMO2LiMO2C6Li1xB. 電池反應(yīng)中鋰、鋅、銀、鉛各失1mol電子，金屬鋰所消耗的質(zhì)量最小C. 鋰離子電池放電時電池內(nèi)部Li向負(fù)極移動D. 鋰離子電池充電時陰極反應(yīng)為C6Li1xxLixeC6Li解析：將放電的兩電極反應(yīng)式在電子守恒的基礎(chǔ)上相加即得放電時的總反應(yīng)式：C6LiLi1xMO2LiMO2C6Li1x，充電時的總反應(yīng)式應(yīng)為放電總反應(yīng)式的逆反應(yīng)，故A錯誤；在鋰、鋅、銀、鉛金屬中，鋰的摩爾質(zhì)量最小，所以各失去1mol電子，消耗金屬鋰的質(zhì)量最小，B正確。電池工作時，陰離子向負(fù)極移動，陽

21、離子向正極移動，C錯誤。充電時的陰極反應(yīng)與放電時的負(fù)極反應(yīng)互為逆反應(yīng)，故D正確。本題應(yīng)選BD。點評：本題以鋰離子電池為背景材料，全面考查了蓄電池的反應(yīng)原理、電極反應(yīng)、離子流向等知識，要求考生能將所學(xué)知識靈活遷移運用。5可充電電池考點的綜合應(yīng)用放電充電例8（2006年重慶理綜卷第27題）鉛蓄電池是典型的可充型電池，它的正負(fù)極格板是惰性材料，電池總反應(yīng)式為：Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O請回答下列問題（不考慮氫、氧的氧化還原）：放電時：正極的電極反應(yīng)式是 ；電解液中H2SO4的濃度將變 ；當(dāng)外電路通過1mol電子時，理論上負(fù)極板的質(zhì)量增加 g。在完全放電耗盡PbO2和Pb時，

22、若按右圖連接，電解一段時間后，則在A電極上生成 、B電極上生成 ，此時鉛蓄電池的正負(fù)極的極性將 。解析：解析：因為放電為原電池反應(yīng)：Pb+PbO2+2H2SO4 =2PbSO4+2H2O。Pb失電子發(fā)生負(fù)極反應(yīng)，產(chǎn)生的Pb2+在H2SO4溶液中結(jié)合SO42-生成難溶于水的PbSO4，故其負(fù)極反應(yīng)式為：Pb+SO42-2e-=PbSO4。由電子守恒可知，其正極反應(yīng)式為總式減去負(fù)極反應(yīng)式：PbO2+ SO42-+4H+2e-= PbSO4+2H2O。充電為電解池反應(yīng)，其電極反應(yīng)式書寫是這樣的，陰極反應(yīng)式為原電池負(fù)極反應(yīng)式的逆反應(yīng)，即PbSO4+2e-=Pb+SO42-；陽極反應(yīng)式為原電池正極反應(yīng)式

23、的逆反應(yīng)，即PbSO4+2H2O2e-= PbO2+ SO42-+4H+。根據(jù)總反應(yīng)式H2SO4的濃度會不斷減小，所以應(yīng)定期補充H2SO4。根據(jù)負(fù)極反應(yīng)：PbSO422e-=PbSO4，可知，每轉(zhuǎn)移2 mol電子，負(fù)極板增加1mol的質(zhì)量，因為負(fù)極板由Pb變?yōu)镻bSO4，故外電路通過1mol電子時，理論上負(fù)極板的質(zhì)量增加48g。當(dāng)外加電源后，鉛蓄電池變成了電解池，A極為陰極，電極反應(yīng)式為：PbSO4+2e-=PbSO42，B極為陽極，電極反應(yīng)式為：PbSO42H2O2ePbO24HSO42。這樣，A電極上生成Pb，B電極上生成PbO2，此時鉛蓄電池的正負(fù)極的極性將對換。答案：PbO22e4HSO42PbSO42H2O 小 48Pb PbO2 對換點評：本題關(guān)于電化學(xué)，正確書寫電極反應(yīng)式是解決本類問題的關(guān)鍵。在書寫過程中要注意，電極產(chǎn)物是否與電解質(zhì)溶液共存，不共存要參與電極反應(yīng)，如本題中的與Pb2+與SO42不共存，要發(fā)生反應(yīng)生成PbSO4。五、特殊情況電極反應(yīng)式的書寫在書寫電極反應(yīng)式時