二次電池電極反應式的書寫及運用

1、二次電池電極反應式的書寫及應用 江西省修水縣第一中學 付小勤 332400摘要：二次電池又稱充電電池或蓄電池，其工作過程包括放電過程和充電過程，其電極名稱的確立和電極反應式的書寫及應用是長期以來困惑廣大師生的難點，也是歷年來高考的熱點和焦點。作者根據(jù)二十多年來的高三教學實踐和探索，總結了如下經驗和體會。關鍵詞：二次電池 電解質 電荷守恒 元素守恒一、電極名稱的確立二次電池的放電過程相當于原電池的工作過程，電極叫正、負極，升價（失電子）作負極，降價（得電子）作正極；二次電池的充電過程相當于電解池的工作過程，電極叫陰、陽極，升價（失電子或連外電源正極）的作陽極，降價（得電子或連外電源負極）的作陰極

2、。二、電極反應式的書寫方法先根據(jù)總化學方程式中充電或放電方向的化合價升、降數(shù)確定該電極反應中的得、失電子數(shù)，然后結合有關電解質溶液，利用電荷守衡定律，確定該電極反應的生成物和反應物，最后根據(jù)根據(jù)元素守恒定律，確立并配平其它物質。見例題1。放電充電例題講析例1：高鐵電池總反應為：3Zn2K2FeO48H2O 3Zn(OH)22Fe(OH)34KOH試分別寫出充電和放電時各電極的名稱及各電極反應式。解析：放電過程相當于原電池的工作過程。（1）電極名稱的確立根據(jù)總化學方程式從左至右方向的化合價升降情況可判斷，Zn（升價）作負極，K2FeO4（降價）作正極；（2）電極反應式的書寫正極：、先根據(jù)總化學方

3、程式從左至右方向K2FeO4降價數(shù)及還原產物寫出：FeO42-+3e-Fe(OH)3、然后根據(jù)電荷守恒定律，可能存在兩種情況：或在式的左邊加上5個H+，或在式的右邊加上5個OH-，但結合題中有關電解質溶液，溶液中不可能存在H+。因此，只能是第2種情況成立，則式中改寫成：FeO42-+3e-Fe(OH)3+5OH-。、再根據(jù)元素守恒定律，確立并配平其它物質，將“”改成“=”。 式中只有在左邊加上4個H2O才能使氫、氧元素守恒，再檢查鐵元素已守恒。因此，該正極反應式最終為：FeO42-+3e-+4H2O=Fe(OH)3+5OH-。負極：、先根據(jù)總化學方程式從左至右方向Zn升價數(shù)及氧化產物寫出：Zn

4、-2e-Zn(OH)2。、然后根據(jù)電荷守恒定律，可能存在兩種情況：或在式的左邊加上2個OH-，或在式的右邊加上2個H+，但結合題中有關電解質溶液，溶液中不可能存在H+。因此，只能是第1種情況成立，則式中改寫成：Zn-2e-+2OH-Zn(OH)2。、再根據(jù)元素守恒定律，確立并配平其它物質，將“”改成“=”。 檢查式中發(fā)現(xiàn)各元素均已守恒，無需再確立其它物質和配平。因此，該負極反應式最終為：Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2。指出：如已寫出一電極反應式，則另一電極反應式也可用總反應式相減而得到。但是，我這是分析書寫的方法和過程，暫時不談減法。充電過程相當于電解池的工作過程。（1）電極名稱的確立

5、根據(jù)總化學方程式從右至左方向的化合價升降情況可判斷，F(xiàn)e(OH)3（升價）作陽極，Zn(OH)2（降價）作陰極。（2）電極反應式的書寫陽極：、先根據(jù)總化學方程式從右至左方向Fe(OH)3升價數(shù)及氧化產物寫出：Fe(OH)3-3e-FeO42-。、然后根據(jù)電荷守恒定律，可能存在兩種情況：或在式的左邊加上5個OH-，或在式的右邊加上5個H+，但結合題中有關電解質溶液，溶液中不可能存在H+。因此，只能是第1種情況成立，則式中改寫成：Fe(OH)3-3e-+5OH-FeO42-。、再根據(jù)元素守恒原理，確立并配平其它物質，將“”改成“=”。 式中只有在右邊加上4個H2O才能使氫、氧元素守恒，再檢查鐵元素

6、已守恒。因此，該陽極反應式最終為Fe(OH)3-3e-+5OH-=FeO42-+4H2O。陰極：按上述所講析的方法，陰極反應式為：Zn(OH)2+2e-=Zn+2OH-（分析過程略）。指出：如寫出一電極反應式，則另一電極反應式也可用總反應式相減而得到。但是，我這是分析書寫的方法和過程，暫時不談減法。三、兩點補充1、其它原電池或電解池中如已知總化學方程式或根據(jù)已知條件可寫出總化學方程式，也可以利用上述方法，寫出電極反應式。見例題2、3。2、根據(jù)已知條件寫出總化學方程式時，應結合有關電解質溶液。如有的電解質溶液不與生成物發(fā)生化學反應，則總方程式不變，仍按原總方程式寫出電極反應式；如有的電解質溶液可

7、與生成物發(fā)生化學反應，則總方程式會發(fā)生改變，應按改變后的總方程式寫出電極反應式。見例題3中第（2）問。四、應用如是二次電池裝置，可根據(jù)二次電池電極反應式的書寫方法（見上述二）來書寫電極反應式；如是其它的原電池或電解池裝置，可以按照兩點補充（見上述三）及二次電池的電極反應式的書寫方法（見上述二）來書寫。例題2：新型氫氧燃料電池可以根據(jù)不同的電解質設計成不同的裝置，已知下列4種電解質溶液，請寫出相應的電極反應式。若以磺酸類質子作電解質：則正極 、負極 。若以KOH作電解質：則正極 、負極 。若以熔融的氧化鋯和氧化釔的混和物作電解質：則正極 、負極 。若以熔融的碳酸鉀作電解質，且在正極充入氧氣和二氧

8、化碳：則正極 、負極 。參考答案：(1)正極:O2+4H+4e-=2H2O 負極:H2-2e-=2H+(2)正極:O2+2H2O +4e-=40H- 負極:H2 -2e-+20H-=2H2O (3)正極:O2+4e-=2O2- 負極:H2 -2e-+O2-=H2O(4)正極:O2+4e-+2CO2=2CO32- 負極:H2-2e-+CO32-=CO2+H2O例題3：摩托羅拉公司開發(fā)出以甲醇為原料，分別以下列4種物質為電解質的高效燃料電池，請寫出相應的電極反應式。若以磺酸類質子作電解質：則正極 、負極 。若以KOH作電解質：則正極 、負極 。若以熔融的氧化鋯和氧化釔的混和物作電解質： 則正極 、

9、負極 。若以熔融的碳酸鉀作電解質，且在正極充入氧氣和二氧化碳：則正極 、負極 。強調：例3中的第（2）問由于KOH溶液與生成的CO2發(fā)生了化學反應，則總化學反應方程式應變?yōu)椋?CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O。因此，需要用改變的這個總化學方程式進行分析參考答案：（1）正極:4H+O2+4e-=2H2O 負極:CH3OH-6e-+H2O =CO2+6H+（2）正極:O2+2H2O +4e-=4OH- 負極:CH3OH-6e-+8OH -=CO32-+6H2O（3）正極:O2+4e-=2O2- 負極: CH3OH-6e-+3O2-=CO2+2H2O（4）正極:O2+4e-+2CO2=2CO32- 負極:CH3OH-6e-+3CO32-=2H2O +4CO2上述是我個人在二十多年的高三教學中的一些心得體會和經驗，由于水平有限，肯定有許多不到之處，希