電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)技巧

1、電化學(xué)中電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)技巧電化學(xué)中電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)不僅是電化學(xué)教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，更是高考的熱點(diǎn)題型之一，下面就如何正確書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式進(jìn)行了較為詳盡的歸納總結(jié)，旨在“拋磚引玉”。一、原電池中電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)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(yáng)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(xiě)入負(fù)極反應(yīng)式,如AlCuNaHCO3溶液構(gòu)成的原電池中，因Al失去電子生成的Al3+能與HCO3反應(yīng)：Al3+3HCO3=Al(OH)3+3CO2，故鋁件（負(fù)極）上發(fā)生的反應(yīng)為：Al3e+3HCO3=Al(OH)3+3C

2、O2，而不是僅僅寫(xiě)為：Al3e=Al3+。3、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，電極反應(yīng)式中不能出現(xiàn)H+，且水必須寫(xiě)入正極反應(yīng)式中，與O2結(jié)合生成OH-，若電解質(zhì)溶液為酸性，電極反應(yīng)式中不能出現(xiàn)OH，且H+必須寫(xiě)入正極反應(yīng)式中，與O2結(jié)合生成水。如例1、例2。4、正負(fù)極反應(yīng)式相加（電子守恒）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(xiě)出較易書(shū)寫(xiě)的電極反應(yīng)式，然后在電子守恒的基礎(chǔ)上，總反應(yīng)式減去較易寫(xiě)出的電極反應(yīng)式，即得到較難寫(xiě)出的電極反應(yīng)式。如例2。例1、有人設(shè)計(jì)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

3、濃度的溶解氧、H+和Zn2+進(jìn)行工作，試寫(xiě)出該電池的兩極反應(yīng)式。解析：金屬鉑是相對(duì)惰性的，金屬鋅是相對(duì)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?yàn)轭}目已告訴H+參與作用。正極上O2得電子成為負(fù)二價(jià)氧，在H+作用下肯定不是O2-、OH-等形式，而只能是產(chǎn)物水。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(xiě)出該電池的兩極反應(yīng)式。解析：從總

4、反應(yīng)式看，O2得電子參與正極反應(yīng)，在強(qiáng)堿性溶液中，O2得電子與H2O結(jié)合生成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+10OH-8e-= CO32-+7H2O。二、電解池中電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)1、首先看陽(yáng)極材料，如果陽(yáng)極是活潑電極（金屬活動(dòng)順序表Ag以前），則應(yīng)是陽(yáng)極失電子，陽(yáng)極不斷溶解，溶液中的陰離子不能失電子。2、如果陽(yáng)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(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式。陽(yáng)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?yàn)椋篠2-SO32-I-Br -C

5、l-OH-水電離的OH-含氧酸根離子F-。陰極發(fā)生還原反應(yīng)，陽(yáng)離子得到電子被還原的順序?yàn)椋篈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(yáng)離子不被還原，這些活潑金屬的冶煉往往采用電解無(wú)水熔融態(tài)鹽或氧化物而制得）。例3、寫(xiě)出用石墨作電極，電解飽和食鹽水的電極反應(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)，則電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)只考慮溶液中的離子放電順序即可。溶液中的離子：Cl- 、Na+ 、OH- 、H+，移向陽(yáng)極的陰離子有Cl-

6、和水電離出的OH-，但在陽(yáng)極上放電的是Cl-；移向陰極的陽(yáng)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應(yīng)為：陽(yáng)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(xiě)出電解飽和食鹽水的電極反應(yīng)式。解析：由于電極材料為Cu，是活潑電極，銅參與陽(yáng)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(yáng)離子放電順序書(shū)寫(xiě)。該電解池的電極反應(yīng)為：陽(yáng)極：Cu2e-= Cu2+，陰極：2H+2e-= H2或2H2O+2e-= H2+2OH-。（注：陽(yáng)極產(chǎn)生的Cu2+可與陰極產(chǎn)生的OH-結(jié)合成Cu(OH)

7、2沉淀，不會(huì)有Cu2+得電子情況發(fā)生。）三、可充電電池電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)可充電電池是聯(lián)系原電池與電解池的橋梁，它也是電化學(xué)知識(shí)的重要知識(shí)點(diǎn)。放電為原電池反應(yīng)，充電為電解池反應(yīng)。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)與電解池的陽(yáng)極反應(yīng)互為逆反應(yīng)。只要我們按前面方法能熟練書(shū)寫(xiě)放電(即原電池)的電極反應(yīng)式，就能很快寫(xiě)出充電(即電解池)的電極反應(yīng)式。例4、鉛蓄電池反應(yīng)為：Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O。試寫(xiě)出放電和充電時(shí)的電極反應(yīng)式。解析：因?yàn)榉烹姙樵姵胤磻?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

8、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(shū)寫(xiě)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(yáng)極反應(yīng)式為原電池正極反應(yīng)式的逆反應(yīng)，即PbSO4+2H2O2e-= PbO2+ SO42-+4H+。四、特殊情況電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)在書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式時(shí)，一定要注意一些特殊情況。1、注意溶液中的離子濃度的改變會(huì)引起離子放電順序的改變?nèi)芤褐械碾x子濃度改變，有時(shí)可導(dǎo)致離子放電

9、順序的改變。例5、在給某鍍件鍍鋅時(shí)，電鍍液是飽和ZnCl2溶液，試寫(xiě)出該電鍍池的電極反應(yīng)式。解析：在飽和ZnCl2溶液中，放電能力：H+Zn2+，但溶液中Zn2+的濃度遠(yuǎn)大于水電離出來(lái)的H+的濃度，所以陰極應(yīng)是Zn2+放電，而不是H+放電。其電極反應(yīng)式為：陽(yáng)極：Zn2e-= Zn2+；陰極：Zn2+2e-= Zn。2、注意電解質(zhì)溶液的改變會(huì)引起電極正負(fù)的改變?cè)谠姵刂校话爿^活潑金屬作負(fù)極，但當(dāng)電解質(zhì)溶液發(fā)生改變時(shí)，較活潑金屬就不一定作負(fù)極了。例6、將銅片和鋁片用導(dǎo)線相連，分別同時(shí)插入稀H2SO4和濃HNO3中，寫(xiě)出兩池的電極反應(yīng)式。解析：在稀H2SO4作電解質(zhì)溶液的原電池中，較活潑的鋁被氧化

10、作負(fù)極，銅作正極。其電極反應(yīng)為：負(fù)極（Al）：2Al6e-=2Al3+；正極（Cu）：6H+6e-= 3H2。在濃HNO3作電解質(zhì)溶液的原電池中，因?yàn)锳l在濃HNO3中鈍化，較不活潑的銅作負(fù)極，其電極反應(yīng)為：負(fù)極（Cu）：Cu2e-= Cu2+；正極（Al）：2NO3-+4H+2e-=2 NO2+2H2O。但隨著反應(yīng)的進(jìn)行，濃HNO3逐漸變稀，正極電極反應(yīng)又有：NO3-+4H+3e-= NO+2H2O。3 、注意電解質(zhì)溶液的酸堿性改變會(huì)引起電極反應(yīng)的改變有些電池若改變其電解質(zhì)溶液的酸堿性，雖不會(huì)改變電池的正負(fù)極，但卻改變了電極反應(yīng)。例7、若將例2中的電解質(zhì)KOH溶液改為稀硫酸，其它條件不變，試

11、寫(xiě)出該電池兩極的電極反應(yīng)式。解析：該題雖只改變了電解質(zhì)溶液的酸堿性，但總反應(yīng)式與例2不相同了，其總反應(yīng)式為CH4+2O2CO2+2H2O。這樣，在正極上O2得電子生成的O2-會(huì)與稀硫酸中的H+結(jié)合生成水，而不再生成OH-（OH-能與H+繼續(xù)反應(yīng)生成水）。正極反應(yīng)式為：2O2+8H+8e- = 4H2O，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+2H2O8e-= CO2+8H+。電極反應(yīng)式書(shū)寫(xiě)錯(cuò)誤例析一、 不能正確判斷原電池正負(fù)極例1、 將Al片和Cu片用導(dǎo)線相連，插入濃HNO3中，形成原電池。錯(cuò)誤：負(fù)極：2Al-6e=2Al3+正極：6H+6e=3H2解析：將Al片和C

12、u片用導(dǎo)線相連，插入濃HNO3，由于Al在濃硝酸中鈍化，不能持續(xù)反應(yīng)，而Cu卻能與濃HNO3持續(xù)反應(yīng)，所以Cu為負(fù)極，Al為正極，因此正負(fù)極的判斷應(yīng)根據(jù)氧化還原反應(yīng)的實(shí)質(zhì)來(lái)確定，誰(shuí)失去電子，誰(shuí)做為負(fù)極。 正確：負(fù)極：2Cu-4e-=2Cu2+ 正極：2NO3-+2e-+4H+=2NO2+2H2O二、 不能正確判斷電極產(chǎn)物例2、將Al片和Cu片用導(dǎo)線相連，插入稀NaOH溶液中形成原電池。錯(cuò)誤：負(fù)極：2Al-6e-=2Al3+正極：6H+6e-=3H2解析：Cu片和Al片用導(dǎo)線相連插入NaOH溶液中，其實(shí)質(zhì)是Al和NaOH溶液反應(yīng)，2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2， Al失去電

13、子生成AlO2-,而正極由于H+在堿性條件下不能大量存在，所以得到電子的物質(zhì)是H2O正確：負(fù)極：2Al+8OH-6e-=2AlO2-+4H2O正極：6H2O+6e-=3H2+6OH-三、 忽視電極產(chǎn)物與電解質(zhì)溶液反應(yīng)例3、氫氧燃料電池是一種高效低污染的新型電池，主要用于航天領(lǐng)域，它的電極材料一般為活化電極，具有很強(qiáng)的催化活性。如鉑電極、活性炭電極等，電解質(zhì)溶液一般為40%的KOH溶液，寫(xiě)出電極反應(yīng)式：錯(cuò)誤：負(fù)極：2H2-4e-=4H+ 正極：O2+2H2O+4e-=4OH-解析：在負(fù)極H2失去電子生成H+，而H+在堿性溶液中與OH-反應(yīng)，生成H2O，因此應(yīng)把兩個(gè)式子合并為：2H2+4OH-4e

14、-=4H2O 正確：負(fù)極：2H2+4OH-4e-=4H2O正極：O2+2H2O+4e-=4OH-四、 忽視了電解質(zhì)的狀態(tài)例4、固體氧化物燃料電池是由美國(guó)西屋公司研制開(kāi)發(fā)的，它從固體氧化鋯氧化釔為電解質(zhì)，這種固體電解質(zhì)在高溫下允許氧離子(O2-)在其間通過(guò)。該電池的工作原理如圖所示，其中多孔電極a、b均不參與電極反應(yīng)多孔電極a.固體電解質(zhì)多孔電極b2c 1/2O2(干燥) H2H2O2e-O2-2e-其電極反應(yīng)式為。錯(cuò)誤：負(fù)極：2H2-4e-=4H+ 正極：O2+2H2O+4e=4OH-解析：此類(lèi)燃料電池的電解質(zhì)是固體，并不是水溶液，因此正極電極反應(yīng)為：O2+4e-=2O2-正確：負(fù)極：2H2+

15、2O2-4e-=2H2 正極：O2+4e-=2O2-五、 忽視了金屬單質(zhì)與陰、陽(yáng)離子的放電順序例5、電解醋酸的濃溶液，以Pb做電極，在電解過(guò)程中，無(wú)沉淀產(chǎn)生，但電解效率逐漸下降，同時(shí)H+也隨之降低，隨后溶液不再導(dǎo)電，電解自然停止。(1) 電極反應(yīng)是；(2) 電解總反應(yīng)的方程式為；錯(cuò)誤：陽(yáng)極：4OH4e-=O2+2H2O 陰極：2H+2e-=H2分析：放電順序： 陽(yáng)極：非惰性電極>OH-> CH3COO- 陰極：H+放電，Pb2+與CH3COO-結(jié)合生成難電離的(CH3COO)2Pb(1)本題屬于電解的應(yīng)用。用鉛做陽(yáng)極材料，根據(jù)電解規(guī)律，非惰性電極做陽(yáng)極時(shí)，陽(yáng)極本身被氧化而溶解，即P

16、b-2e-=Pb2+，而Pb2+與CH3COO-結(jié)合生成難電離的(CH3COO)2Pb，所以陽(yáng)極反應(yīng)為：Pb+2CH3COOH-2e-=(CH3COO)2Pb+2H+，陰極反應(yīng)為：2H+2e=H2(2)電解總反應(yīng)式為：Pb+2CH3COOH (CH3COO)2Pb+H2練習(xí)1： 按圖所示進(jìn)行鐵釘被腐蝕的實(shí)驗(yàn)，一周后觀察：(1) 若試管中液面上升，發(fā)生的是腐蝕，電極反應(yīng)：正極，負(fù)極。(2) 若試管中液面下降，發(fā)生的是腐蝕，電極反應(yīng)：正極，負(fù)極。練習(xí)2： 將鉑電極插入氫氧化鉀溶液，然后向兩個(gè)電極分別通入甲烷等燃料和氧氣等氧化劑組成的一種電池。由于所發(fā)生的反應(yīng)類(lèi)似于甲烷的燃燒，所以稱為燃料電池。根據(jù)

17、兩極上反應(yīng)實(shí)質(zhì)判斷通入甲烷的一極為電池的極，這一電極的反應(yīng)式為，該電池放電反應(yīng)的總反應(yīng)方程式為。練習(xí)3 ：設(shè)計(jì)出燃料電池使汽油氧化直接產(chǎn)生電流是本世紀(jì)最富有挑戰(zhàn)性的課題之一，最近有人制造了一種燃料電池，一個(gè)電極通入空氣，另一電極通入汽油蒸氣，電池的電解質(zhì)是摻雜了Y2O3的 ZrO2晶體，它在高溫下能傳導(dǎo)O2-，回答如下問(wèn)題：(1) 以丁烷代表汽油，這個(gè)電池放電時(shí)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)的化學(xué)方程式是：。(2) 這個(gè)電池的正極發(fā)生的反應(yīng)是：，負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)是：，固體電解質(zhì)里的O2-的移動(dòng)方向是：，向外電路釋放電子的電極是：。(3) 人們追求燃料電池氧化汽油而不在內(nèi)燃機(jī)里燃燒汽油產(chǎn)生動(dòng)力的主要原因是什么？。（4）汽油燃料電池最大的障礙是氧化不完全產(chǎn)生堵塞電極的氣體通道，有人估計(jì)，完全避免這種副反應(yīng)至少還需10