2018秋高中化學(xué)專題講座三判斷原電池的正負(fù)極及電極反應(yīng)式的書寫學(xué)案魯科版

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專題講座(三)判斷原電池的正、負(fù)極及電極反應(yīng)式的書寫

1．判斷原電池的正、負(fù)極。

(1)由組成原電池的兩極電極材料判斷。一般是活潑性較強(qiáng)的金屬為負(fù)極，活潑性較弱的金

屬或能導(dǎo)電的非金屬為正極(注：一定要注意實(shí)際情況，如：Mg—Al—NaOH，Al才是負(fù)極；Al—Cu—

濃硝酸，Cu才是負(fù)極)。

(2)根據(jù)電流方向或電子流動(dòng)方向判斷。電流是由正極流向負(fù)極；電子流動(dòng)方向是由負(fù)極流

向正極。

(3)根據(jù)原電池里電解質(zhì)溶液內(nèi)離子的定向流動(dòng)方向判斷。在原電池的電解質(zhì)溶液內(nèi)，陽離

子移向的極是正極，陰離子移向的極是負(fù)極。

(4)根據(jù)原電池兩極發(fā)生的變化來判斷。原電池的負(fù)極總是失電子發(fā)生氧化反應(yīng)(負(fù)失氧)，

其正極總是得電子發(fā)生還原反應(yīng)(正得還)。

(5)根據(jù)原電池的兩極發(fā)生的現(xiàn)象判斷。溶解或質(zhì)量減輕的電極為負(fù)極，電極增重(有金屬析

出)或有氣泡放出的一極為正極(此規(guī)則具有相當(dāng)?shù)木窒扌?，可用于一些非常?guī)的原電池的電極判

定，如Al—Cu—稀硫酸，但不適用于目前許多的新型燃料電池的電極的判定)。

學(xué)習(xí)中常犯的錯(cuò)誤是原電池正負(fù)極的判斷，不一定是較活潑的金屬一定作負(fù)極，而要看是否

發(fā)生氧化反應(yīng)。如：鐵、銅和濃硝酸組成的原電池，雖然鐵的活潑性比較強(qiáng)，但不能與濃硝酸反

應(yīng)，而銅可以，因此銅作負(fù)極，鐵作正極。

2．電極反應(yīng)式的書寫。

(1)一般電極反應(yīng)式的書寫。

(2)復(fù)雜電極反應(yīng)式的書寫。

復(fù)雜電極較簡(jiǎn)單一極的

＝總反應(yīng)式－

反應(yīng)式電極反應(yīng)式

如書寫CH4在酸性燃料電池中

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總反應(yīng)式為：CH＋2O===CO＋2HO

4222

正極反應(yīng)式：2O＋8H＋＋8e－===4HO

22

負(fù)極反應(yīng)式：CH＋2HO－8e－===CO＋8H＋

422

(3)注意問題。

①書寫電極方程式時(shí)一定要考慮電解質(zhì)溶液的酸堿性，如氫氧燃料電池，在酸性溶液中，負(fù)

極反應(yīng)：H－2e－===2H＋；在堿性溶液中負(fù)極反應(yīng)為：2H＋4OH－－4e－===2HO。

222

②原電池中正、負(fù)極電極反應(yīng)式，對(duì)于強(qiáng)弱電解質(zhì)的書寫形式，一般要求與離子方程式相同。

(4)題目給定總反應(yīng)式。

①分析化合價(jià)，確定電極反應(yīng)物與產(chǎn)物，按照負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)的原理，

寫出正、負(fù)電極的反應(yīng)物與產(chǎn)物。

②在反應(yīng)式的左邊寫出得失電子數(shù)，使得失電子守恒。

③根據(jù)質(zhì)量守恒配平電極反應(yīng)式。

[練習(xí)]________________________________________

1．一種燃料電池中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)為在酸性溶液中甲醇與氧氣作用生成水和二氧化碳。該

電池負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)是()

A．CHOH(g)＋O(g)===HO(l)＋CO(g)＋2H＋(aq)＋2e－

3222

B．O(g)＋4H＋(aq)＋4e－===2HO(l)

22

C．CHOH(g)＋HO(l)－6e－===CO(g)＋6H＋(aq)

322

D．O(g)＋2HO(l)＋4e－===4OH－

22

解析：燃料電池中，負(fù)極燃料失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，正極氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)，即負(fù)極

反應(yīng)中不可能有氧氣參與。

答案：C

2．固體氧化物燃料電池是以固體氧化鋯—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。該電池的工作原理如下圖所示，其中多孔電極a、b均不參與電極反應(yīng)。

下列判斷正確的是()

A．有O參加反應(yīng)的a極為電池的負(fù)極

2

B．b極的電極反應(yīng)式為H－2e－＋O2－===HO

22

C．a(chǎn)極對(duì)應(yīng)的電極反應(yīng)式為O＋2HO＋4e－===4OH－

22

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D．該電池的總反應(yīng)式為2H＋O===2HO

222

解析：因?yàn)殡娮訌腷電極流向a電極，所以b電極為負(fù)極，H在該極發(fā)生氧化反應(yīng)；a電極

2

為正極，O在該極發(fā)生還原反應(yīng)。由此推斷該原電池的負(fù)極反應(yīng)為H－2e－＝2H＋，正極電極反應(yīng)

22

1

式為O＋2e－＝O2－，則電池總反應(yīng)式為2H＋O===2HO。

22222

答案：D

3．天津是我國(guó)研發(fā)和生產(chǎn)鋰離子電池的重要基地。鋰離子電池正極材料是含鋰的二氧化鈷

(LiCoO)，充電時(shí)LiCoO中Li被氧化，Li＋遷移并以原子形式嵌入電池負(fù)極材料碳(C)中，以LiC

2266

充電

表示。電池反應(yīng)為L(zhǎng)iCoO＋CCoO＋LiC，下列說法正確的是()

2626

放電

A．充電時(shí)，電池的負(fù)極反應(yīng)為L(zhǎng)iC－e－===Li＋＋C

66

B．放電時(shí)，電池的正極反應(yīng)為CoO＋Li＋＋e－===LiCoO

22

C．羧酸、醇等含活潑氫的有機(jī)物可用作鋰離子電池的電解質(zhì)

D．鋰離子電池的比能量(單位質(zhì)量釋放的能量)低

解析：充電時(shí)，Li被氧化，電池負(fù)極反應(yīng)為C＋Li＋＋e－===CiC，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；由于Li為

66

活潑金屬，可與羧酸、醇等物質(zhì)反應(yīng)，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；由于Li的摩爾質(zhì)量較小，所以鋰電池的比

能量應(yīng)較高，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。

答案：B

4．(1)我國(guó)首創(chuàng)的海洋電池以鋁板為負(fù)極，鉑網(wǎng)為正極，海水為電解質(zhì)溶液，空氣中的氧氣

與鋁反應(yīng)產(chǎn)生電流。電池總反應(yīng)為4Al＋3O＋6HO===4Al(OH)，該電池的負(fù)極反應(yīng)式：

223

______________；

正極反應(yīng)式：__________________________________________。

(2)

如圖所示，A為銅片，B為鐵片，溶液為FeCl。則銅片作______極(填“正”或“負(fù)”)

3

正極反應(yīng)式：__________________________________________；

負(fù)極反應(yīng)式：__________________________________________。

解析：(1)根據(jù)反應(yīng)方程式知，正極為O發(fā)生還原反應(yīng)生成

2

OH－，負(fù)極為Al，負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成Al3＋。

(2)根據(jù)正、負(fù)極材料的活潑性知，鐵片作負(fù)極，銅片作正極；正極上Fe3＋得電子生成Fe2＋。

答案：(1)4Al－12e－===4Al3＋

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3O＋6HO＋12e－===12OH－

22

(2)正2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋Fe－2e－===Fe2＋

5．(1)在以甲醇為燃料的電池中，電解質(zhì)溶液為酸性，負(fù)極的反應(yīng)式為

_________________________________________________，

正極的反應(yīng)式為________________________。

(2)用吸收H后的稀土儲(chǔ)氫合金作為電池負(fù)極材料(用MH表示)，NiOOH作為電池正極材料，

2

KOH溶液作為電解質(zhì)溶液，可制得高容量，長(zhǎng)壽命的鎳氫電池，電池充放電時(shí)的總反應(yīng)為：NiOOH

＋MH===Ni(OH)＋M。

2

①電池放電時(shí)，負(fù)極的電極反應(yīng)式為______________________。

②充電完成時(shí)，Ni(OH)全部轉(zhuǎn)化為NiOOH，若繼續(xù)充電將在一個(gè)電極產(chǎn)生O，O擴(kuò)散到另一

222

個(gè)電極發(fā)生還原反應(yīng)被消耗，從而避免產(chǎn)生的氣體引起電池爆炸，此電極反應(yīng)式為

________________。

解析：(1)燃料電池一般可采用加減法書寫，酸性電解液正極通入氧氣發(fā)生還原反應(yīng)：O＋4H

2

＋＋4e－===2HO，總反應(yīng)為2CHOH＋3O===2CO＋4HO，調(diào)整系數(shù)后，用總反應(yīng)－正極的電極反應(yīng)式

23222

就得到負(fù)極的電極反應(yīng)式。(2)①根據(jù)總反應(yīng)，負(fù)極化合價(jià)降低，即MH失去1個(gè)電子轉(zhuǎn)化為M結(jié)

合堿性環(huán)境和元素補(bǔ)給法，很容易寫出電極反應(yīng)式；②由電解質(zhì)溶液呈堿性可知氧氣被還原為OH

－，所