二次電池電極反應(yīng)式的書寫及運(yùn)用

1、二次電池電極反應(yīng)式的書寫及應(yīng)用 江西省修水縣第一中學(xué) 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(yīng)式的書寫及應(yīng)用是長(zhǎng)期以來困惑廣大師生的難點(diǎn)，也是歷年來高考的熱點(diǎn)和焦點(diǎn)。作者根據(jù)二十多年來的高三教學(xué)實(shí)踐和探索，總結(jié)了如下經(jīng)驗(yàn)和體會(huì)。關(guān)鍵詞：二次電池 電解質(zhì) 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(dāng)于原電池的工作過程，電極叫正、負(fù)極，升價(jià)（失電子）作負(fù)極，降價(jià)（得電子）作正極；二次電池的充電過程相當(dāng)于電解池的工作過程，電極叫陰、陽(yáng)極，升價(jià)（失電子或連外電源正極）的作陽(yáng)極，降價(jià)（得電子或連外電源負(fù)極）的作陰極

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

3、程式從左至右方向K2FeO4降價(jià)數(shù)及還原產(chǎn)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(gè)H+，或在式的右邊加上5個(gè)OH-，但結(jié)合題中有關(guān)電解質(zhì)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(zhì)，將“”改成“=”。 式中只有在左邊加上4個(gè)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(yīng)式最終為：FeO42-+3e-+4H2O=Fe(OH)3+5OH-。負(fù)極：、先根據(jù)總化學(xué)方程式從左至右方向Zn升價(jià)數(shù)及氧化產(chǎn)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(gè)OH-，或在式的右邊加上2個(gè)H+，但結(jié)合題中有關(guān)電解質(zhì)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(zhì)，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(zhì)和配平。因此，該負(fù)極反應(yīng)式最終為：Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2。指出：如已寫出一電極反應(yīng)式，則另一電極反應(yīng)式也可用總反應(yīng)式相減而得到。但是，我這是分析書寫的方法和過程，暫時(shí)不談減法。充電過程相當(dāng)于電解池的工作過程。（1）電極名稱的確立

5、根據(jù)總化學(xué)方程式從右至左方向的化合價(jià)升降情況可判斷，F(xiàn)e(OH)3（升價(jià)）作陽(yáng)極，Zn(OH)2（降價(jià)）作陰極。（2）電極反應(yīng)式的書寫陽(yáng)極：、先根據(jù)總化學(xué)方程式從右至左方向Fe(OH)3升價(jià)數(shù)及氧化產(chǎn)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(gè)OH-，或在式的右邊加上5個(gè)H+，但結(jié)合題中有關(guān)電解質(zhì)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(zhì)，將“”改成“=”。 式中只有在右邊加上4個(gè)H2O才能使氫、氧元素守恒，再檢查鐵元素

6、已守恒。因此，該陽(yáng)極反應(yīng)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(yīng)式為：Zn(OH)2+2e-=Zn+2OH-（分析過程略）。指出：如寫出一電極反應(yīng)式，則另一電極反應(yīng)式也可用總反應(yīng)式相減而得到。但是，我這是分析書寫的方法和過程，暫時(shí)不談減法。三、兩點(diǎn)補(bǔ)充1、其它原電池或電解池中如已知總化學(xué)方程式或根據(jù)已知條件可寫出總化學(xué)方程式，也可以利用上述方法，寫出電極反應(yīng)式。見例題2、3。2、根據(jù)已知條件寫出總化學(xué)方程式時(shí)，應(yīng)結(jié)合有關(guān)電解質(zhì)溶液。如有的電解質(zhì)溶液不與生成物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，則總方程式不變，仍按原總方程式寫出電極反應(yīng)式；如有的電解質(zhì)溶液可

7、與生成物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，則總方程式會(huì)發(fā)生改變，應(yīng)按改變后的總方程式寫出電極反應(yīng)式。見例題3中第（2）問。四、應(yīng)用如是二次電池裝置，可根據(jù)二次電池電極反應(yīng)式的書寫方法（見上述二）來書寫電極反應(yīng)式；如是其它的原電池或電解池裝置，可以按照兩點(diǎn)補(bǔ)充（見上述三）及二次電池的電極反應(yīng)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(zhì)設(shè)計(jì)成不同的裝置，已知下列4種電解質(zhì)溶液，請(qǐng)寫出相應(yīng)的電極反應(yīng)式。若以磺酸類質(zhì)子作電解質(zhì)：則正極 、負(fù)極 。若以KOH作電解質(zhì)：則正極 、負(fù)極 。若以熔融的氧化鋯和氧化釔的混和物作電解質(zhì)：則正極 、負(fù)極 。若以熔融的碳酸鉀作電解質(zhì)，且在正極充入氧氣和二氧

8、化碳：則正極 、負(fù)極 。參考答案：(1)正極:O2+4H+4e-=2H2O 負(fù)極:H2-2e-=2H+(2)正極:O2+2H2O +4e-=40H- 負(fù)極:H2 -2e-+20H-=2H2O (3)正極:O2+4e-=2O2- 負(fù)極:H2 -2e-+O2-=H2O(4)正極:O2+4e-+2CO2=2CO32- 負(fù)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(zhì)為電解質(zhì)的高效燃料電池，請(qǐng)寫出相應(yīng)的電極反應(yīng)式。若以磺酸類質(zhì)子作電解質(zhì)：則正極 、負(fù)極 。若以KOH作電解質(zhì)：則正極 、負(fù)極 。若以熔融的氧化鋯和氧化釔的混和物作電解質(zhì)： 則正極 、

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