原電池電極反應(yīng)式的書寫規(guī)律和方法

1、原電池電極反應(yīng)式的書寫規(guī)律和方法【基本原則】電極反應(yīng)都是氧化還原反應(yīng)，按照氧化還原方程式的配平步驟配平。1總反應(yīng)為題目中可自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)： 列出還原劑+氧化劑一氧化產(chǎn)物+還原產(chǎn)物配平升 降守恒根據(jù)環(huán)境配平電荷配原子守恒2負(fù)極反應(yīng)式：列出還原劑-氧化產(chǎn)物根據(jù)化合價升高數(shù)目配平失電子數(shù)根據(jù)環(huán)境配平電荷 配原子守恒3正極反應(yīng)式：列出氧化劑-還原產(chǎn)物根據(jù)化合價降低數(shù)目配平得電子數(shù)根據(jù)環(huán)境配平電荷 配原子守恒-電流表 鹽橋1 |e=卜 丄L 一 士二XY例：某興趣小組為了提高電池的效率，設(shè)計了如圖所示的原電池' 請回答下列問題：(1) 若X是AICI 3溶液，丫是稀硫酸，請你寫出電極名稱

2、及電極反應(yīng)Al 片()。Cu 片()。(2) 若X是濃硝酸，丫是NaCI溶液，請你寫出電極名稱及電極反應(yīng)AI 片()。Cu 片()。1 根據(jù)裝置判斷該電池所依據(jù)的化學(xué)反應(yīng)定要有可自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)如(1)電極材料為AI和Cu,電解質(zhì)溶液為AICI3和稀硫酸，該裝置中可自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng) 為 2AI+3H 2SO4=AI 2(SO4)3+3H2 T(2)電極材料為AI和Cu,電解質(zhì)溶液為NaCI和濃硝酸，由于AI遇濃硝酸發(fā)生鈍化，不能溶解,2.列物質(zhì)，標(biāo)得失 數(shù)量。該裝置中可自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)為 Cu和濃HN03的反應(yīng)按照負(fù)極失電子，正極得電子，判斷出電極反應(yīng)物和產(chǎn)物，找出得失電子的

3、如(1)鋁失電子變成鋁離子進(jìn)入到 X溶液中，鋁失去的電子經(jīng)導(dǎo)線流到銅片表面，丫溶液中的氫離子在銅的表面得電子產(chǎn)生氫氣。注意:X溶液與銅電極并不參加反應(yīng)。負(fù)極：鋁片AI-3e-=AI 3+正極：銅片2H+2e-=H2 T(2)銅失電子變成銅離子進(jìn)入 丫溶液中，銅失去的電子經(jīng)導(dǎo)線流到鋁的表面，X溶液中的硝酸根離子在鋁的表面得電子產(chǎn)生 NO2。注意：丫溶液和鋁電極并不參加反應(yīng)。負(fù)極：銅片Cu-2e-=Cu2+正極：鋁片NO3-+e=NO2T (未配平)3看環(huán)境，配守恒先配電荷守恒再配原子守恒。如果是在堿性溶液中，則不可能有H+出現(xiàn)，則用0H和H2O配平，使兩邊電荷總數(shù)相等；同樣在酸性溶液中，也不能出

4、現(xiàn) 0H，所以要用和 H2O配平，使兩邊電荷總數(shù)相等。注意還有大量融鹽燃料電池，固體電解質(zhì)，傳導(dǎo)某種離子等。如：(2)正極反應(yīng)未配平，電解質(zhì)溶液為酸性，用 H+和H20配平錯誤！未找到引用源。-+2e-+2H+NO2T +H04兩式加，驗(yàn)總式 在同一個原電池中，負(fù)極失去電子的總數(shù)一定等于正極得到電子的總數(shù)，所以 在書寫電極反應(yīng)式時，要配平得失電子數(shù)。(1) 負(fù)極 2AI-6e2AI3+ 正極 6H+6e3H2 T(2) 負(fù)極 Cu-2e-=Cu2+正極 2錯誤！未找到引用源。-+4H+2e2NO2 T +2HO【練習(xí)】若將鋁片和銅片插入稀硝酸中構(gòu)成原電池，請你寫出電極名稱及電極反應(yīng)：AI 片(

5、)。Cu 片()?！咀⒁狻砍酥膺€要遵循： 加和性原則：兩電極反應(yīng)式相加，消去電子后得電池總反應(yīng)；所以對于一個陌生的原電池，只要 知道總的反應(yīng)方程式和其中的一個電極反應(yīng)式，就可寫出另一個電極反應(yīng)式。 共存性原則，物質(zhì)在放電后所處的電解質(zhì)介質(zhì)不同反應(yīng)產(chǎn)物不同：a如鋁作負(fù)極時失電子變成 Al3+，而Al3+在堿性介質(zhì)(KOH溶液)中與KOH溶液反應(yīng)生成AIO2-,故堿性 環(huán)境下生成物為AIO2-和H2O;b如甲烷燃燒生成CO2和H2O,而CO2在堿性介質(zhì)(KOH溶液)中與KOH溶液反應(yīng)生成K2CO3和H2O, 故堿性環(huán)境下生成物為CO32-和H2O ;c若反應(yīng)式同側(cè)出現(xiàn)不能共存的離子，如和OH-

6、、Pb2+和SO42-，要寫成反應(yīng)后的物質(zhì)，如 H2O、PbSO4。 【練習(xí)】(1)以Al和NiOOH為電極，NaOH溶液為電解液，可以組成一種新型電池，放電時 NiOOH轉(zhuǎn)化為Ni(OH)2。該電池的負(fù)極反應(yīng)式為，電池總反應(yīng)的化學(xué)方程式為。(2) LED系列產(chǎn)品是被看好的一類新型節(jié)能產(chǎn)品。圖 1是NaBH4/H2O2燃料電池，圖2是LED發(fā)光二極管的裝置示意圖。電池負(fù)極區(qū)的電極反應(yīng)式為:|¥| )型學(xué)導(dǎo)佯石占©一 F-型半卑庫(3)根據(jù)右圖寫出兩極反應(yīng)式LED發(fā)光二極督Jl2負(fù)極：正極：(4)2015四川成都一檢利用如圖所示原電池可測量空氣中C12含量，其中電解質(zhì)是Ag+

7、可以自由移動的固體物質(zhì)。負(fù)極：正極：(5) 種熔融碳酸鹽燃料電池原理示意如圖。負(fù)極：正極：電慢Acom jo*電供'、入I、電械電解質(zhì)(6)如圖是將SO2轉(zhuǎn)化為重要的化工原料 H2SO4的原理示意圖負(fù)極：正極：(7)如圖為鎂一次氯酸鹽燃料電池的工作原理圖負(fù)極：正極：L丄庫ftl環(huán)工-49屁側(cè)- 三二3二一'* 一?X氣悴HMIi不丸忤訂£通過)可充電電池電極方程式的書寫可充電電池有充電和放電兩個過程，放電發(fā)生的是原電池反應(yīng)，充電發(fā)生的是電解反應(yīng)。充電 的電極反應(yīng)與放電的電極反應(yīng)過程相反，充電時的陽極反應(yīng)為放電時正極反應(yīng)的逆過程，充電時的陰極反應(yīng)為放電時負(fù)極反應(yīng)的逆過程

8、。以鉛蓄電池為例，該過程可結(jié)合圖示分析:三:二：允電爲(wèi)半 v ：-/SC"J- _HjSO希我11網(wǎng)席就由此可見，放電過程中，作為負(fù)極的 Pb需轉(zhuǎn)化成PbSOu，鉛化合價升高，被氧化，Pb為負(fù)極; 當(dāng)放電完畢時，可看作Pb極轉(zhuǎn)化成了 PbSO4，充電時需讓PbSO4轉(zhuǎn)化為Pb,鉛的化合價降低，被 還原，PbSO4一極為陰極，所以，放電時的負(fù)極就是充電時的陰極，同理可分析放電時：+ 4+ 2+2+ 4PbO2（正極）一-PbSO4，充電時：PbSO4（陽極）一-PbO2，即放電時的正極就是充電時的陽極， 如圖。/負(fù)機(jī)，梵tt反應(yīng)一還球反應(yīng)：核 1（-）放電花電電聲】絶：iESi圧應(yīng)犢晾

9、I I71M Z1 W丨 丨接接即充電時電極的連接一一正正負(fù)負(fù)原電池負(fù)極接電源負(fù)極 原電池正極接電源正極【練習(xí)】（1） 鎳氫電池（NiMH）目前已經(jīng)成為混合動力汽車的一種主要電池類型。NiMH中的M表示儲氫金屬或合金。該電池在充電過程中的總反應(yīng)方程式是：Ni（OH） 2+ M=NiOOH + MH陰極：極：負(fù)極： 極：放電（2）鋰離子電池的總反應(yīng)為： LixC + LiixCoO2 充電 C + LiCoO2陰極：極：負(fù)極： 極：燃料電池電極反應(yīng)式的書寫第一步：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)為加和后的反應(yīng)。如甲烷燃料電池（電解質(zhì)為NaOH溶

10、液）的反應(yīng)式為：CH 4+ 2O2=CO2+ 2H2O CO2+ 2NaOH=Na2CO3+ H2O 式+式得燃料電池總反應(yīng)式為CH 4+ 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(diǎn)，一般在正極上發(fā)生還原反應(yīng)的物質(zhì)都是O2,電解質(zhì)溶液不同，其電極反應(yīng)有所不同，其實(shí)，我們只要熟記以下四種情況：a .酸性電解質(zhì)溶液環(huán)境下電極反應(yīng)式：O2 + 4H + + 4e =2H2O。b .堿性電解質(zhì)溶液環(huán)境下電極反應(yīng)式：O2 + 2H2O + 4J=4OH 。c. 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_。d. 熔融碳酸鹽（如：熔融K2CO3）環(huán)境下電極反應(yīng)式：O2+ 2CO2 + 4e =2CO2 0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)式一電池正極反應(yīng)式=電池負(fù)極反應(yīng)式，注意在將兩個反應(yīng)式相減時，要約去正 極的反應(yīng)物02。【練習(xí)】(1)微生物電池是指在微生物的作用下將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，其工作原理如圖所示總反應(yīng)：正極：厭氧反應(yīng)質(zhì)子突攤膜有氧反應(yīng)負(fù)極：(2)燃料電池不是把還原劑、氧化劑全部貯藏在電池內(nèi)，而是在工作時，不斷從外界輸入，同時將電極反應(yīng)產(chǎn)物不斷排出電池。下面有4種燃料電池的工作原理示意圖-I負(fù)載一+:KOH : 林: MfcH3A