电化学中电极反应式的书写技巧.doc
电化学中电极反应的书写原则、方法和技巧
发表时间:2012-10-16T15:25:23.513Z 来源:《中学课程辅导*教学研究》2012年14期 作者: 张在彬 [导读] 电化学知识一直是高考考纲中所要求的重点内容,是近年高考的热点,电极反应方程式的书写更是考查的重点,多年来保持了较高 的稳定性。
电化学知识一直是高考考纲中所要求的重点内容,是近年高考的热点,电极反应方程式的书写更是考查的重点,多年来保持了较高的稳定性。从高考和平时的练习检测情况来看,学 生对电极反应方程式的书写知识掌握得非常不好,考试失分情况非常严重,电极反应方程式的书写已成为学生学习这部分知识的拦路虎,直接影响考试的成绩。笔者结合多年的教学经验 和对近些年高考原题的研究,谈谈电极反应方程式的书写原则、方法和技巧,仅供参考。
调整之后得:CH3OH+8OH_ -6e-=CO32-+6H2Oห้องสมุดไป่ตู้(2)有时先写出正极反应式,再写出负极反应式。许多有机物作为燃料电池的燃料,如甲烷、乙烷、丁烷、乙醇等,空气作为氧化剂,可以先写出正极反应式,再用这些物质在氧 气中燃烧的化学方程式减去正极反应式,结合电解质溶液的酸碱性,即可快速写出负极反应式。 3.电解池中电极反应式的书写 (1)首先看阳极材料,如果阳极是活泼电极(金属活动顺序表Ag以前,金属活动顺序由强到弱:铯最强,然后是稀土、钡、铷,再然后是钾〉钙〉钠〉镁〉铝〉铍〉锰〉锌〉铁〉 钴〉镍〉锡〉铅〉(氢)〉铜〉汞〉银〉铂〉金),则应是阳极失电子,阳极不断溶解,溶液中的阴离子不能失电子。 (2)如果阳极是惰性电极(Pt,Au,石墨),则应是电解质溶液中的离子放电,应根据离子的放电顺序进行书写电极反应式。 阳极(惰性电极)发生氧化反应,阴离子失去电子被氧化的顺序为:S2->SO32->I->Br->Cl->OH->水电离的OH->含氧酸根离子>F-。 阴极发生还原反应,阳离子得到电子被还原的顺序为:Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>(酸电离出的H+)>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>(水电离出的H+)>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+。 (注:在水溶液中Al3+,Mg2+,Na+,Ca2+,K+这些活泼金属阳离子不被还原,这些活泼金属的冶炼往往采用电解无水熔融态盐或氧化物而制得)。 4.可充电电池电极反应式的书写 可充电电池是联系原电池与电解池的桥梁,它也是电化学知识的重要知识点。放电为原电池反应,充电为电解池反应。原电池的负极反应与电解池的阴极反应,原电池的正极反应与 电解池的阳极反应互为逆反应。学生按前面的方法能书写放电(即原电池)的电极反应式,就能写出充电(即电解池)的电极反应式。 纵观历年高考试题可发现,解可充电电池试题的关键在于能否正确书写电极反应式。书写电极反应式的关键是能否正确书写放电时的电极反应式。要正确书写放电时的电极反应式, 既要弄清得失电子的物质,还要特别注意电极产物是否与电解质溶液共存,要写出实际存在的电极反应式。然后根据原电池的负极反应与电解池的阳极反应、原电池的正极反应与电解池 的阴极反应互为逆反应,即可快速写出充电时的电极反应式。各电极反应式顺利写出以后,即可正确解题。 作者单位:陕西省石泉县石泉中学 邮政编码:725200
电化学电极反应方程式的书写技巧
电化学专题—电极反应方程式的书写电极方程式是解决电化学题目的关键电极反应的书写与下列几个因素有关1、与装置类型有关2、与电极类型及电极材料有关3、与反应类型有关4、与电子守恒有关5、与电解质环境有关6、与总反应式有关7、与题给信息有关8、与离子的氧化还原性强弱有关一、仅有一电极材料参与反应方法:规律:参与反应的金属电极本身为负极,另一电极往往为正极,负极是参与反应的金属失电子,正极是介质溶液中的微粒得电子(反应一般为析氢、吸氧、析Cu、Ag等)(1)酸性较强介质:正极一般是析氢反应。
例:图1电极反应:负极:Zn-2e=Zn2+正极:2H++2e=H2↑(2)接近中性介质:正极一般是吸氧反应。
例:图2电极反应:负极:2Fe-4e=2Fe2+正极:O2+4e+2H2O=4OH-练习1.我国首创的以铝—空气—海水电池为能源的新型海水标志灯,它以海水为电解质溶液,利用空气中的氧使铝不断氧化产生电流,写出这种电池的电极材料、电极反应式及总反应式。
(3)碱性介质:正极一般也是吸氧反应。
例:图3电极反应:负极:2Fe-4e=2Fe2+正极:O2+4e+2H2O=4OH-(4)含不活泼金属的盐溶液为介质:正极析出不活泼金属(Cu、Ag等)。
例:图4电极反应:负极:Fe-2e=Fe2+正极:Cu2++2e=Cu二、两电极材料均参与反应(常见于蓄电池式或纽扣式电池)规律:两电极材料通常由金属和金属化合物构成,金属作负极。
电子得失均由两电极本身发生。
在书写电极反应式时,应考虑电解质对电极的影响(如生成难溶物、弱电解质等)。
介质为酸性溶液时,反应式两边不能出现OH-离子;碱性溶液为介质时,反应式两边不能出现H+离子。
(1)酸性介质例:实验室用铅蓄电池作电源电解饱和食盐水制氯气,已知铅蓄电池工作时总的方程式如下:Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O试写出放电时的电极反应式。
分析得出:负极:Pb-2e+SO42-=PbSO4正极:PbO2+2e+SO42-+4H+=PbSO4+2H2O(2)碱性介质例:蓄电池在放电时起原电池作用,在充电时起电解池作用。
电极反应的书写技巧(最全最新)
专项突破---电极反应式书写技巧电化学中电极反应式的书写基本是高考的必考题型之一,如何解决这一难题,应尊遵循以下思路:(1)明确写的是何种电极的反应式(2)明确该电极的放电微粒和放电后的产物:在确定放电微粒时要严格遵循题目要求。
(3)利用化合价的变化确定得失电子数(4)先利用电荷守恒,后利用原子守恒并结合电解质溶液的环境(酸性、碱性、中性等)确定电极反应式中的所缺微粒。
(一)原电池中电极反应式的书写1、先确定原电池的正负极,列出正负极上的反应物质,并标出相同数目电子的得失。
2、注意负极反应生成的阳离子与电解质溶液中的阴离子是否共存。
若不共存,则该电解质溶液中的阴离子应写入负极反应式;若正极上的反应物质是O2,且电解质溶液为中性或碱性,则水必须写入正极反应式中,且O2生成OH-,若电解质溶液为酸性,则H+必须写入正极反应式中,O2生成水。
3、正负极电极反应式在得失电子数目相同时相加得到电池反应的总反应式。
若已知电池反应的总反应式,可先写出较易书写的书写电极反应式,然后在电子守恒的基础上,总反应式减去较易写出的书写电极反应式,即得到较难写出的书写电极反应式。
【典型例题】用金属铂片插入KOH溶液中作电极,在两极上分别通入甲烷和氧气,形成甲烷—氧气燃料电池,该电池反应的离子方程式为:CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O,试写出该电池的两极反应式。
解析:从总反应式看,O2得电子参与正极反应,在碱性性溶液中,O2得电子生成OH-,故正极反应式为:2O2+4H2O+8e- =8OH-。
负极上的反应式则可用总反应式减去正极反应式(电子守恒)得CH4+10OH--8e-= CO32-+7H2O。
【专题练习】燃料电池是燃料(如CO,H2,CH4等)跟氧气(或空气)起反应将化学能转变为电能的装置,电解质溶液是稀硫酸溶液,在甲烷燃料电池中:负极反应式为,正极反应式为:。
(二)、电解池中电极反应式的书写1、首先看阳极材料,若阳极是活泼电极(金属活动顺序表Ag以前的金属,金属活动顺序由强到弱:钾〉钙〉钠〉镁〉铝〉铍〉锰〉锌〉铁〉钴〉镍〉锡〉铅〉(氢)〉铜〉汞〉银〉铂〉金。
电极反应式的书写方法
电解池的设计
电解池的组成
电解池由电源、电极、电解质溶 液和外电路组成,电极材料和电 解质溶液的选择对电解效果有重
要影响。
书写电极反应式
根据电解原理,确定阴阳极的氧化 还原物质,写出电极反应式,并注 意电子转移数和电荷守恒。
判断阴阳极
根据电解原理中氧化还原反应的方 向,判断阴阳极,阳极发生氧化反 应,阴极发生还原反应。
利用总反应式书写电极反应式
总结词
根据总反应式中各物质在电极上的转化关系,写总反应式中各物质在电极上的转化关系,写出相应的电极反应式。例如, 在碱性条件下,氢气和氧气发生电化学反应生成水,总反应式为:2H2 + O2 + 4OH- → 4H2O,根据转 化关系可以写出阳极反应式:4OH- - 4e- → 2H2O + O2。
利用离子方程式书写电极反应式
总结词
将离子方程式中的离子转化为相应的电极反应式。
详细描述
在书写电极反应式时,可以根据离子方程式的书写规则,将离子方程式中的离子转化为 相应的电极反应式。例如,在酸性条件下,铁离子和氢氧根离子发生电化学反应生成亚 铁离子和水,离子方程式为:Fe3+ + 3OH- → Fe(OH)3,可以写出相应的电极反应式:
总反应式为
03
$2NaCl + 2H_{2}O = 2NaOH + Cl_{2} uparrow + H_{2}
uparrow$。
氢氧燃料电池
01
正极发生还原反应,电极反应式为
$O_{2} + 4e^{-} + 4H^{+} = 2H_{2}O$。
02
负极发生氧化反应,电极反应式为
$H_{2} - 2e^{-} = 2H^{+}$。
高考化学电化学方程式的书写
电池电极反应式或总反应式的书写1.铝—镍电池(负极—Al,正极—Ni,电解液—NaCl溶液、O2)负极:【4Al-12e-===4Al3+】正极:【3O2+6H2O+12e-===12OH-】总反应式:【4Al+3O2+6H2O===4Al(OH)3】2.镁—铝电池(负极—Al,正极—Mg,电解液—KOH溶液)负极:【2Al+8OH--6e-===2AlO-2+4H2O】正极:【6H2O+6e-===3H2↑+6OH-】总反应离子方程式:【2Al+2OH-+2H2O===2AlO-2+3H2↑】3.氢氧燃料电池:电解质是KOH溶液(碱性电解质)负极:【2H2-4e-+4OH-===4H2O】正极:【O2+2H2O+4e-===4OH-】总反应式:【2H2+O2===2H2O】4.氢氧燃料电池:电解质是H2SO4溶液(酸性电解质)负极:【2H2-4e-===4H+】正极:【O2+4H++4e-===2H2O】总反应式:【2H2+O2===2H2O】5.氢氧燃料电池:电解质是NaCl溶液(中性电解质)负极:【2H2-4e-===4H+】正极:【O2+2H2O+4e-===4OH-】总反应式:【2H2+O2===2H2O】6.甲烷燃料电池:电解质是熔融碳酸盐(K2CO3或Na2CO3)正极:【2O2+8e-+4CO2===4CO2-3】负极:【CH4-8e-+4CO2-3===5CO2+2H2O】总反应式:【CH4+2O2===CO2+2H2O】7.甲烷燃料电池:酸性电解质(电解液为H 2SO 4溶液)正极:【2O 2+8e -+8H +===4H 2O 】负极:【CH 4-8e -+2H 2O===CO 2+8H +】总反应式:【CH 4+2O 2===CO 2+2H 2O 】8.甲烷燃料电池:碱性电解质(电解液为KOH 溶液)正极:【2O 2+8e -+4H 2O===8OH -】负极:【CH 4-8e -+10OH -===CO 2-3+7H 2O 】总反应式:【CH 4+2O 2+2KOH===K 2CO 3+3H 2O 】9.甲烷燃料电池:碱性电解质(铂为两极、电解液为KOH 溶液) 正极:【3O 2+12e -+6H 2O===12OH -】负极:【2CH 3OH -12e -+16OH -===2CO 2-3+12H 2O 】总反应式:【2CH 3OH +3O 2+4KOH===2K 2CO 3+6H 2O 】10.甲烷燃料电池:酸性电解质(铂为两极、电解液为H 2SO 4溶液) 正极:【3O 2+12e -+12H +===6H 2O 】负极:【2CH 3OH -12e -+2H 2O===12H ++2CO 2】总反应式:【2CH 3OH +3O 2===2CO 2+4H 2O 】11.CO 燃料电池:熔融盐(铂为两极、碳酸盐熔融作电解质,空气与CO 2为正极助燃气) 正极:【O 2+4e -+2CO 2===2CO 2-3】负极:【2CO +2CO 2-3-4e -===4CO 2】12.CO 燃料电池:酸性电解质(铂为两极、电解液为H 2SO 4溶液) 正极:【O 2+4e -+4H +===2H 2O 】负极:【2CO -4e -+2H 2O===2CO 2+4H +】13.用惰性电极电解NaCl 溶液阴极:【2H ++2e -===H 2↑】阳极:【2Cl --2e -===Cl 2↑】总反应式:【2NaCl +2H 2O =====电解2NaOH +H 2↑+Cl 2↑】阴极:【2Cu 2++4e -===2Cu 】阳极:【4OH --4e -===2H 2O +O 2↑】总反应式:【2CuSO 4+2H 2O =====电解2Cu +2H 2SO 4+O 2↑】15.用惰性电极电解熔融MgCl 2阳极:【2Cl --2e -===Cl 2↑】阴极:【Mg 2++2e -===Mg 】总反应式:【MgCl 2(熔融)=====电解Mg +Cl 2↑】16.用惰性电极电解熔融Al 2O 3阳极:【6O 2--12e -===3O 2↑】阴极:【4Al 3++12e -===4Al 】总反应式:【2Al 2O 3(熔融)=====电解4Al +3O 2↑】17.用铜作电极电解H 2O阴极:【2H ++2e -===H 2↑】阳极:【Cu -2e -===Cu 2+】总反应式:【Cu +2H 2O =====电解Cu(OH)2↓+H 2↑】18.用铜作电极电解H 2SO 4溶液阴极:【2H ++2e -===H 2↑】阳极:【Cu -2e -===Cu 2+】总反应式:【Cu +H 2SO 4=====电解CuSO 4+H 2↑】19.用铜作电极电解NaOH 溶液阴极:【2H 2O +2e -===H 2↑+2OH -】阳极:【Cu -2e -+2OH -===Cu(OH)2↓】总反应式:【Cu +2H 2O =====电解Cu(OH)2↓+H 2↑】阴极:【6H ++6e -===3H 2↑】阳极:【2Al -6e -===2Al 3+】总反应式:【2Al +3H 2SO 4=====电解Al 2(SO 4)3+3H 2↑】21.用Al 作电极电解NaOH 溶液阴极:【6H 2O +6e -===3H 2↑+6OH -】阳极:【2Al -6e -+8OH -===2AlO -2+4H 2O 】总反应式:【2Al +2H 2O +2NaOH =====电解2NaAlO 2+3H 2↑】22.铁—镍电池(负极—Fe ,正极—NiO 2,电解液—KOH 溶液) 已知Fe +NiO 2+2H 2O充电 放电Fe(OH)2+Ni(OH)2,则:【 负极:【Fe -2e -+2OH -===Fe(OH)2】正极:【NiO 2+2H 2O +2e -===Ni(OH)2+2OH -】阴极:【Fe(OH)2+2e -===Fe +2OH -】阳极:【Ni(OH)2-2e -+2OH -===NiO 2+2H 2O 】23.LiFePO 4电池(正极—LiFePO 4,负极—Li ,含Li +导电固体为电解质) 已知FePO 4+Li充电 放电LiFePO 4,则 负极:【Li -e -===Li +】正极:【FePO 4+Li ++e -===LiFePO 4】阴极:【Li ++e -===Li 】阳极:【LiFePO 4-e -===FePO 4+Li +】24.高铁电池(负极—Zn ,正极—石墨,电解质为浸湿的固态碱性物质) 已知:【3Zn +2K 2FeO 4+8H 2O充电 放电3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH ,则:【 负极:【3Zn -6e -+6OH -===3Zn(OH)2】正极:【2FeO 2-4+6e -+8H 2O===2Fe(OH)3+10OH -】阴极:【3Zn(OH)2+6e -===3Zn +6OH -】阳极:【2Fe(OH)3-6e -+10OH -===2FeO 2-4+8H 2O 】。
原电池中电极反应式的书写技巧
原电池中电极反应式的书写技巧原电池电极反应式的书写是高中化学学习中的一个重点和难点,对初学者来说常感到无从下手,它又是高考考查的热点,历年高考卷中都有涉及。
本人就这几年教学实践,谈几点有关电极反应式书写方法的体会。
一、书写原则原电池中电极反应属于氧化还原反应,要遵循原子守恒、转移电子守恒及电荷守恒原则。
除此之外,还要特别注意以下两点:加和性原则和共存原则。
加和性原则:两电极反应式相加,消去电子后得电池总反应式。
利用此原则,用电池总反应式减去已知的一电极反应式得另一电极反应方程式,或颠倒相加也可。
如后面例题分析中的例4。
共存原则:如碱性溶液中CO 2不可能存在,也不会有H +参加反应或生成;同样在酸性溶液中,不会有OH -参加反应或生成。
根据此原则,同一物质得失电子后在不同的介质环境中所存在的形式不同。
(如后面例题分析中的例3)二、书写步骤(一)首先确定原电池的正、负极,常见有以下几种情况:1.由两极的相对活泼性确定:相对活泼性较强(针对电解质溶液而言)的金属为负极(一般地,负极材料与电解质溶液要发生反应),相对活泼性较差的金属或导电的非金属等为正极。
但也要具体情况具体分析。
(如例4)2.由电极变化情况确定:若某一电极不断溶解或质量不断减少,该电极发生氧化反应,则此电极为负极;若某一电极上有气体产生、电极的质量不断增加或不变,该电极发生还原反应,则此电极为正极。
3.根据实验现象确定:一般可以根据电极附近指示剂(石蕊、酚酞、湿润的KI-淀粉等)的显色情况来分析推断该电极发生的是氧化反应还是还原反应,是H +还是OH -或I -等放电,从而确定正、负极。
一般而言,负极失电子被氧化,应该产生阳离子或消耗阴离子,使溶液中阴离子移向的一级,其pH值一般降低。
正极得电子被还原,应该是产生阴离子或消耗阳离子,是溶液中阳离子移向的一极,其pH值一般升高。
例如用酚酞作指示剂,溶液变红色的那一极附近溶液的性质为碱性,是H +放电导致c(OH -)>c(H +),H +放电是还原反应,故这一极为正极。
电化学中电极反应式的书写
电化学中电极反应式的书写书写过程归纳:列物质,标得失(列出电极上的物质变化,根据价态变化标明电子得失)。
选离子,配电荷(根据介质选择合适的离子,配平电荷,使符合电荷守)。
巧用水,配个数(通常介质为水溶液,可选用水配平质量守恒)一次电池1、伏打电池:(负极—Zn、正极—Cu、电解液—H2SO4)负极:Zn–2e-==Zn2+(氧化反应) 正极:2H++2e-==H2↑ (还原反应)离子方程式Zn + 2H+ == H2↑+ Zn2+2、铁碳电池:(负极—Fe、正极—C、电解液H2CO3 弱酸性)负极:Fe–2e-==Fe2+(氧化反应) 正极:2H++2e-==H2↑ (还原反应)离子方程式Fe+2H+==H2↑+Fe2+ (析氢腐蚀)3、铁碳电池:(负极—Fe、正极—C、电解液中性或碱性)负极:2Fe–4e-==2Fe2+(氧化反应) 正极:O2+2H2O+4e-==4-OH(还原反应) 化学方程式2Fe+O2+2H2O==2Fe(OH)2 (吸氧腐蚀) 4Fe(OH)2+O2+2H2O==4Fe(OH)3 2Fe(OH)3==Fe2O3 +3 H2O (铁锈的生成过程)4.铝镍电池:(负极—Al、正极—Ni 电解液NaCl溶液、O2)负极:4Al–12e-==4Al3+ (氧化反应) 正极:3O2+6H2O+12e-==12-OH(还原反应)化学方程式4Al+3O2+6H2O==4Al(OH)3 (海洋灯标电池)5、普通锌锰干电池:(负极—Zn、正极—C 、电解液NH4Cl、MnO2的糊状物)负极:Zn–2e-==Zn2+ (氧化反应) 正极:2MnO2+2H++2e-==Mn2O3+H2O (还原反应)化学方程式Zn+2NH4Cl+2MnO2=ZnCl2+Mn2O3+2NH3↑6、碱性锌锰干电池:(负极—Zn、正极—C、电解液KOH 、MnO2的糊状物)负极:Zn + 2OH– 2e-== Zn(OH)2(氧化反应)正极:2MnO2 + 2H2O + 2e-==2MnOOH +2 OH-(还原反应)化学方程式Zn +2MnO2 +2H2O == Zn(OH)2+ MnOOH7、银锌电池:(负极—Zn、正极--Ag2O、电解液NaOH )负极:Zn+2OH––2e-== Zn(OH)2 (氧化反应)正极:Ag2O + H2O + 2e-== 2Ag + 2 OH-(还原反应)化学方程式Zn + Ag2O + H2O == Zn(OH)2 + 2Ag8、铝–空气–海水(负极--铝、正极--石墨、铂网等能导电的惰性材料、电解液--海水)负极:4Al-12e-==4Al3+ (氧化反应)正极:3O2+6H2O+12e-==12OH-(还原反应)总反应式为:4Al+3O2+6H2O===4Al(OH)3(铂网增大与氧气的接触面)9、镁---铝电池(负极--Al、正极--Mg 电解液KOH)负极(Al):2Al + 8 OH–- 6e- =2AlO2–+4H2O (氧化反应)正极(Mg):6H2O + 6e- =3H2↑+6OH–(还原反应)化学方程式:2Al + 2OH–+ 2H2O =2AlO2–+ 3H210、锂电池一型:(负极--金属锂、正极--石墨、电解液LiAlCl4 -SOCl2)负极:8Li -8e-=8 Li + (氧化反应)正极:3SOCl2+8e-=SO32-+2S+6Cl-(还原反应)化学方程式8Li+3SOCl2 === Li2SO3 +6LiCl +2S,二次电池(又叫蓄电池或充电电池)1、铅蓄电池:(负极—Pb 正极—PbO2 电解液—浓硫酸)放电时负极:Pb-2e-+SO42-=PbSO4(氧化反应)正极:PbO2+2e-+4H++SO42-=PbSO4+2H2O (还原反应) 充电时阴极:PbSO4 + 2H+ +2e-== Pb+H2SO4(还原反应)阳极:PbSO4 + 2H2O -2e-== PbO2 + H2SO4 + 2H+(氧化反应) 总化学方程式Pb+PbO2 + 2H2SO4放电2PbSO4+2H2O2、铁--镍电池:(负极-- Fe 、正极—NiO 2、电解质溶液为KOH溶液)放电时负极:Fe-2e—+ 2 OH– == Fe (OH)2 (氧化反应)正极:NiO2 + 2H2O + 2e—== Ni(OH)2 + 2 OH–(还原反应) 充电时阴极:Fe (OH)2 + 2e—== Fe + 2 OH–(还原反应)阳极:Ni(OH)2-2e—+ 2 OH– == NiO 2 + 2H2O (氧化反应)总化学方程式Fe + NiO 2+ 2H2O 放电Fe (OH)2 + Ni(OH)23、LiFePO4电池(正极—LiFePO4,负极—石墨,含Li+导电固体为电解质)放电时负极:Li -e— ==Li +(氧化反应)正极:FePO4 + Li+ + e—== LiFePO4 (还原反应)充电时:阴极:Li+ + e—== Li (还原反应)阳极:LiFePO4-e—== FePO4 + Li+(氧化反应)总化学方程式FePO4 + Li 放电LiFePO44、镍--镉电池(负极--Cd、正极—NiOOH、电解质溶液为KOH溶液)充电时阴极:Cd(OH)2 + 2e—== Cd + 2 OH–(还原反应)阳极:2 Ni(OH)2-2e—+ 2 OH– == 2NiOOH + 2H2O (氧化反应) 总化学方程式Cd + 2NiOOH + 2H2O放电Cd(OH)2 + 2Ni(OH)25、氢--镍电池:(负极-LaNi5储氢合金、正极—NiOOH、电解质KOH+LiOH)放电时负极:LaNi5H 6-6e—+ 6OH–== LaNi5 + 6H2O (氧化反应)正极:6NiOOH +6e—+ 6H2O ==6 Ni(OH)2 + 6OH–(还原反应) 充电时阴极:LaNi5 +6e—+ 6H2O== LaNi5H 6+ 6OH–(还原反应)阳极:6 Ni(OH)2 -6e—+ 6OH–== 6NiOOH + 6H2O (氧化反应)总化学方程式LaNi5H 6 + 6NiOOH 放电LaNi5 + 6Ni(OH)26、高铁电池:(负极—Zn、正极---石墨、电解质为浸湿固态碱性物质)放电时负极:3Zn -6e- + 6 OH–== 3 Zn(OH)2 (氧化反应)正极:2FeO42—+6e-+ 8H2O ==2Fe (OH)3 + 10OH–(还原反应)充电时阴极:3Zn(OH)2 +6e-==3Zn + 6 OH–(还原反应)阳极:2Fe(OH)3-6e-+ 10OH–==2FeO42—+ 8H2O (氧化反应)总化学方程式3Zn + 2K2FeO4 + 8H2O 放电3Zn(OH)2 + 2Fe(OH)3 + 4KOH7、锂电池二型(负极LiC6、正极含锂的二氧化钴LiCoO2、充电时LiCoO2中Li被氧化,Li+还原以Li原子形式嵌入电池负极材料碳C6中,以LiC6表示)放电时负极: LiC6 – xe- =Li(1-x)C6 + x Li+ (氧化反应)正极:Li(1-x)CoO2 + xe- + x Li+ == LiCoO2(还原反应)充电时阴极:Li(1-x)C6 + x Li+ + xe- =LiC6(还原反应)阳极:LiCoO2 – xe-=Li(1-x)CoO2 + x Li+(氧化反应)总反应方程式Li(1-x)CoO2 + LiC6 放电LiCoO2 + Li(1-x)C6燃料电池根据题意叙述书写常见于燃料电池,由于燃料电池的优点较多,成为了近年高考的方向。
电化学中电极反应式的书写方法和技巧
电化学中电极反应式的书写方法和技巧
1.电极反应式的书写方法:
(1)先写出电极反应的正负极,并用箭头表示电流的流向;
(2)写出正极反应,用“→”表示正极反应物的氧化还原反应;
(3)写出负极反应,用“←”表示负极反应物的氧化还原反应;
(4)写出电解质的氧化还原反应,用“↔”表示。
2.电极反应式的书写技巧:
(1)氧化还原反应中,氧化物总是在正极,还原物总是在负极;
(2)电解质的氧化还原反应中,氧化物总是在正极和负极都有;
(3)对于多种物质同时存在的情况,要分别写出各个物质的氧化还原反应。
原电池电极反应式的书写技巧
原电池电极反应式的书写技巧一般来说,原电池电极反应式的书写应注意一下四点:1.首先判断原电池的正负极如果电池的正负极判断失误,则电极反应必然写错。
一般来说,较活泼的金属失去电子,为原电池的负极,但不是绝对的。
如镁片和铝片插入氢氧化钠溶液中组成的原电池虽然镁比铝活泼,但由于铝和氢氧化钠溶液反应失去电子被氧化,因而铝是负极,此时的电极反应为:负极:2Al-6e-=== 2Al3+正极:6H2O +6e-=== 6OH-+3H2↑ 或2Al3++2H2O +6e-+ 2OH-=== 2AlO2-+ 3H↑2再如,将铜片和铝片同时插入浓硝酸中组成原电池时,由于铝在浓硝酸中发生了钝化,铜却失去电子是原电池的负极被氧化,此时的电极反应为:负极:Cu-2e-=== Cu2+正极:2NO3-+ 4H+ +2e-=== 2NO2↑+2H2O2.要注意电解质溶液的酸碱性在正负极上发生的电极反应不是孤立的,它往往与电解质溶液紧密联系。
如氢-氧燃料电池就分酸式和碱式两种,在酸性溶液中的电极反应:负极:2H2-4e-=== 4H +正极O2 + 4H+ + 4e-=== 2H2O如果是在碱性溶液中,则不可能有H+出现,同样在酸性溶液中,也不能出现OH-。
由于CH4、CH3OH 等燃料电池在碱性溶液中,碳元素是以CO32-离子形式存在的,故不是放出CO2。
3.还要注意电子转移的数目在同一个原电池中,负极失去电子的总数一定等于正极得到电子的总数,所以在书写电极反应式时,要注意电荷守恒。
这样可避免在有关计算时产生错误或误差,也可避免由电极反应式写总反应方程式或由总方程式改写电极反应式时所带来的失误。
4.抓住总的反应方程式从理论上讲,任何一个自发的氧化还原反应均可设计成原电池。
而两个电极相加即得总的反应方程式。
所以对于一个陌生的原电池,只要知道总的反应方程式和其中的一个电极反应式,就可写出另一个电极反应式。
举例分析:【例题1】CH3OH和O2在KOH溶液中组成燃料电池,该电池的负极反应式为_____。
电化学中电极反应式的书写技巧
技法点拨电化学中电极反应式的书写技巧■付延芳高考试题年年新,但在新情境中却会发现有些内容是惊人的相似,抓住这些核心主干知识的考查规律是高考获取高分的秘籍,但是对高考数据分析却发现,学生丢分点拉开差距的并不是那些偏难的内容,恰恰是这些中等难度高频出现的知识点,例如氧化还原反应规律的考查。
探索那些大家必须掌握的高频率高考热点,大道至简,有好的思维模式和突破思路,将大大降低这些考点的难度,提高正确率,今天我们通过氧化还原反应的电化学中电极反应式的书写规律来管中窥豹,旨在“抛砖引玉”。
还原产物CH 4两个半反应:失电子得电子CH -4-8e -+10OH -=CO 2-3+7H 2O2O 2+4H 2O+8e -=8OH --++首先,电化学中电极反应式的书写和氧化还原离子方程式的书写规律是一致的,遵循原子守恒、电荷守恒、得失电子守恒。
它是一个完整的氧化还原反应同时在两极发生完成的,可以按照上图思维框架来着笔半反应方程式的书写。
同时在书写半反应时要考虑介质环境,这是在配平半反应时所必需的。
一般而言,根据酸性或碱性环境水溶液的判断,要H 2O/OH-或者H 2O/H +来调配才能满足电子、原子和电荷三大守恒关系;根据熔融盐或熔融氧化物等电解质环境,可以用熔融盐或熔融氧化物中的离子等来配平,如Li+、CO 32-、O 2-等。
下面将在规律总结的同时加以说明。
一、原电池中电极反应式的书写先确定原电池的正负极,列出正负极上的反应物质(氧化剂和还原剂),并标出相同数目电子的得失。
然后在主要参与物质氧化剂和还原剂以及得失电子的基础上,通过观察来增加其他物质或离子来配平。
分析历年高考题阅卷统计数据不难发现,细节决定成败,学生丢分点往往是在不起眼的符号“+”和“-”上,其实我认为这恰恰是老师的疏忽所在,如果让学生死记“+”和“-”,肯定要颠三倒四,但是如果讲讲中国汉字的学问,讲讲符号无非是为了理解的方便,从字面上就不难理解“-”为失,“+”为得,那么在书写时准确率就会达到100%,通过这个简单的符号“+”和“-”在高考中得分率并不高,我们就更应该通过推理而不是记忆来学好化学。
电化学电极反应式和总反应方程式书写技巧
电化学电极反应式和总反应方程式书写技巧李有恒(滕州一中山东滕州 277500)摘要:电化学是高中化学中一个重要的知识点,也是高考中一个重要的考点,有关电化学中电极反应式和总反应方程式的书写,是重要的考点,也是难点。
关键词:电极反应式;总反应方程式电化学是高中化学中一个重要的知识点,也是高考中一个重要的考点,有关电化学中电极反应式和总反应方程式的书写,是重要的考点,也是难点。
根据自己的教学心得,把有关电极反应式和总反应方程式的书写技巧总结如下。
1化学电源电极反应式和总反应方程式的书写化学电源的本质是自发进行的氧化还原反应,依据氧化剂、还原剂的来源不同,把化学电源电极反应式和总反应方程式的书写分为以下四种情况:1.1物质与电解质溶液间的氧化还原反应特征:电解质溶液做氧化剂,物质做还原剂(物质可以是负极材料或在负极区加入的具有还原性的物质)。
书写步骤:⑴写出物质与电解质溶液(足量)间的化学反应方程式,此式即是电池反应的总反应方程式,把总反应方程式改写为离子反应方程式。
⑵写出负极的电极反应式,一般为金属单质,M-ne-===M n+,考虑M n+在电解质溶液中的稳定存在形式,若稳定此式即为负极的电极反应式,若不稳定写出相应的离子反应方程式,将两式叠加得负极的电极反应式;其它还原性物质依据具体环境写出相应的负极电极反应式。
⑶用总反应的离子方程式减去负极的电极反应式消去还原剂,得正极的电极反应式。
例1设计如图所示的原电池,试写出电极反应式和总反应方程式。
解析:此电池负极材料做还原剂,电解质溶液做氧化剂,依据书写步骤可得:总反应方程式:2Al+2NaOH+6H2O===2Na[Al(OH)4]+3H2↑总反应离子方程式:2Al+2OH-+6H2O===2[Al(OH)4]-+3H2↑①Al-3e-===Al3+②Al3++4OH-=== [Al(OH)4]-③②+③,得负极:Al-3e-+4OH-=== [Al(OH)4]-④①—④×2,得正极:6H2O+6e-===6OH-+3H2↑1.2两极材料间的氧化还原反应特征:负极材料(一般为金属单质)做还原剂,正极材料(一般为金属氧化物)做氧化剂。
原电池中电极反应式的书写
原电池中电极反应式的书写一、原电池电极反应式的书写(一)原则:负极:失电子,发生氧化反应(一般是负极本身失电子)正极:得电子,发生还原反应(一般是溶液中阳离子在正极上得电子,但也可能是O2在正极上得电子(吸氧腐蚀),或正极本身得电子)总反应式(电池反应)= 正极反应式 + 负极反应式对于可逆电池,一定要看清楚“充电、放电”的方向。
放电的过程应用原电池原理,充电的过程应用电解池原理。
(二)具体分类判断1.第一类原电池:①两个活泼性不同的电极(金属与金属、金属与石墨碳棒、金属与难溶金属氧化物);②电解质溶液,至少要能与一个电极发生有电子转移的氧化还原反应,一般是置换反应;③两电极插入电解质溶液中且用导线连接。
方法:先找出两极相对活泼性,相对活泼的金属作负极,负极失去电子发生氧化反应,形成阳离子进入溶液;较不活泼的金属作正极,溶液中原有的阳离子按氧化性强弱顺序在正极上得到电子还原反应,析出金属或氢气,正极材料不参与反应。
如:Mg—Al—HCl溶液构成的原电池中,负极为Mg。
但Mg—Al—NaOH溶液构成的原电池中,负极为Al(Mg与NaOH溶液不反应,Al是两性金属,可以与NaOH溶液反应)。
再分析进入溶液的微粒能否在电解质环境中存在(得失电子不能同时在同极上发生),不能存在时应考虑其与电解质之间的后续反应。
如:Mg、Al在碱性环境中构成的原电池解析:在碱性环境中Al 比Mg活泼,其反实质为Al与碱溶液的反应:2Al+2OH-+6H2O=2AlO2-+3H2↑+4H2O∴负极:2Al - 6e- + 8OH- = 2AlO2- + 4H2O正极:6H2O + 6e- =3 H2↑ + 6OH-注意:Al-3e-=Al3+,此时Al3+在碱性环境不能稳定存在,会与OH-(过量)结合转化为AlO2-2. 第二类原电池:①两个活动性不同的电极;②任何电解质溶液( 酸、碱、盐皆可);③形成回路。
这类原电池的特点是电极与电解质溶液不发生置换反应,电解质溶液只起导电作用。
电极反应式的书写
附件:(由于高一要求较低,此附件内容仅供参考,不作强行要求)电极反应式的书写电化学是高中化学的重要基础理论内容之一,是高考的重点。
对广大考生而言,电极反应式的书写是难点。
现就电极反应式的书写总结如下:一、基本准则:1、依据电化学原理,原电池负极发生氧化反应(失电子)正极发生还原反应(得电子);电解池阳极发生氧化反应(失电子),阴极发生还原反应(得电子)2、依据电解质的性质。
酸作电解质或碱作电解质注意与酸或碱反应的物质,如CO2与OH—生成CO32-。
还有大量融盐燃料电池,固体电解质,传导某种离子等。
3、得失电子,电荷的平衡。
电极反应是半反应,在写某电极反应式时,要注意失电子的数目与电荷的平衡。
或得电子数目与电荷的平衡。
4、H2O中的H+或OH-参与电极反应时,在电极方程式中可直接写成H+或OH-,可以不写成H2O。
5、两个半反应合并后,总反应要合理。
这也是检验所写的电极方程式是否正确的方法,合并不是两个半反应直接相加,要使失电子和得电子的总数相等后再相加。
合并后的总方程式是否符合客观事实,合并后的总方程式中左边除H2O的电离外,不能包含其他化学反应。
二、各种典例:例1、锌锰电池,负极是锌,正极是炭棒。
电极质是拌湿的NH4CL、M n O2是去极剂,除去炭棒上的氢气膜,减小电池的内阻。
正极反应是NH4+水解而提供的H+,所以电极反应和总反应分别为:负极:Zn—2e-= Zn2+(失电子,电荷平衡)正极:2 NH4++2e-+2 M n O2=2NH3+H2O+Mn2O3 (得电子,电荷平衡)总:Zn+2 NH4++2 M n O2= Zn2++2NH3+ H2O+ Mn2O3例2、铅蓄电池(放电),负极是Pb,正极是PbO2、H2SO4是电解质。
正负极生成的Pb2+同时SO42-结合生成难溶的PbSO4负极:Pb-2e-+ SO42-= PbSO4(失电子,电荷平衡)正极:PbO2+2e-+4H++ SO42-= PbSO4+2 H2O (得电子,电荷平衡)总:Pb+ PbO2+4H++2 SO42-放电2 PbSO4+2 H2O例3、氢氧燃料电池,分别以KOH和H2SO4作电解质的电极反应如下:碱作电解质:负极:H2—2e-+2OH-=2 H2O正极:O2+4e-+2 H2O=4OH-酸作电解质:负极:H2—2e-=2H+正极:O2+4e-+4H+=2 H2O总反应都是:2H2+ O2=2 H2O例4、甲烷、空气、KOH燃料电池,CH4被氧气氧化,因此通CH4的一极是负极,且生成的CO2会与OH-反应。
高中化学原电池电极反应式的书写
高中化学原电池电极反应式的书写电极反应式的书写电化学是高中化学的重要基础理论内容之一,是高考的重点。
对广大考生而言,电极反应式的书写是难点。
现就电极反应式的书写总结如下:一、基本准则:1、依据电化学原理,原电池负极发生氧化反应(失电子正极发生还原反应(得电子;电解池阳极发生氧化反应(失电子,阴极发生还原反应(得电子2、依据电解质的性质。
酸作电解质或碱作电解质注意与酸或碱反应的物质,如CO2与OH —生成CO32-。
还有大量融盐燃料电池,固体电解质,传导某种离子等。
3、得失电子,电荷的平衡。
电极反应是半反应,在写某电极反应式时,要注意失电子的数目与电荷的平衡。
或得电子数目与电荷的平衡。
4、H2O中的H+或OH-参与电极反应时,在电极方程式中可直接写成H+或OH-,可以不写成H2O。
5、两个半反应合并后,总反应要合理。
这也是检验所写的电极方程式是否正确的方法,合并不是两个半反应直接相加,要使失电子和得电子的总数相等后再相加。
合并后的总方程式是否符合客观事实,合并后的总方程式中左边除H2O的电离外,不能包含其他化学反应。
二、各种典例:例1、锌锰电池,负极是锌,正极是炭棒。
电极质是拌湿的NH4CL、M n O2是去极剂,除去炭棒上的氢气膜,减小电池的内阻。
正极反应是NH4+水解而提供的H+,所以电极反应和总反应分别为:负极:Zn—2e-=Zn2+(失电子,电荷平衡正极:2 NH4++2e-+2 M n O2=2NH3+H2O+Mn2O3(得电子,电荷平衡总:Zn+2 NH4++2 M n O2=Zn2++2NH3+H2O+Mn2O3例2、铅蓄电池(放电,负极是Pb,正极是PbO2、H2SO4是电解质。
正负极生成的Pb2+同时SO42-结合生成难溶的PbSO4负极:Pb-2e-+SO42-=PbSO4(失电子,电荷平衡正极:PbO2+2e-+4H++SO42-=PbSO4+2 H2O(得电子,电荷平衡总:Pb+PbO2+4H++2 SO42-放电2 PbSO4+2 H2O例3、氢氧燃料电池,分别以KOH和H2SO4作电解质的电极反应如下:碱作电解质:负极:H2—2e-+2OH-=2 H2O正极:O2+4e-+2 H2O=4OH-酸作电解质:负极:H2—2e-=2H+正极:O2+4e-+4H+=2 H2O总反应都是:2H2+O2=2 H2O例4、甲烷、空气、KOH燃料电池,CH4被氧气氧化,因此通CH4的一极是负极,且生成的CO2会与OH-反应。
电化学中电极反应式书写方法探讨
( 1 ) 列物质 : H' 0一 H 1 t + O H 。
说明 : 水 电离 出的H+ 在 阴极放 电 , 还原产物 为H : ,
余下O H 一 。
说明: 单质铅 中铅元 素为0 价, v b s o , 中铅元素为+ 2 价, 前后变化为失去2 。
( 3 ) 看介 质 : P b 一2 e +S 0 =P b S O 。
说 明 :因为放 电为原 电池 反应 , P b 在负极反应 , 根 据题 目, 对应产物是 P b S O 。
( 2 ) 标得失 : P b一2 e - 一P b S ( ) 4 。
注意 : 由于H 堤 由水 电离 出来 的 , 所 以, 本质上 , 阴 极反应分 析如下 :
( 2 ) 标得失 : H2 0 + 2 e - - -  ̄ H 2 t+ O H一 。 说明 : 水中氢元 素为+ 1 价, H1 中氢元素为0 价, 前后
变化为得 到2 e - 。 ( 3 ) 看介质 : 产物不与溶液 中的离子反应 。
说明: P b 失电子,产生的P b 在H : s O 溶液中结合
嘲
电极 反 应 式 书 写 方 法 探
福清 第一 中学 梁少 河
摘 要: 电化 学是高 中化 学知识 的重点和难点 , 在全 国
各省市每年高考 的化学试题 中都有 出现。而 电极反应 式的书写则是学生掌握 电化学知识 的“ 绊脚石” 。学会 负极反应式 。
3 . 电 解池 工 作 原 理
2 P b S O 4 + 2 H 2 0 。试写 出铅蓄电池 放电时的电极反应式。
电化学电极反应式书写三步曲
3、质守恒,配分子
根据H原子守恒,确定H2O的位置及 系数,最后用O原子守恒检查是否配平。
例3 工业上用惰性电极电解NaCl热的饱和 溶液可制得NaClO3溶液,试写出该电解池的 电极反应式。
例4 MnO2可作超级电容器材料。用惰性电 极电解MnSO4溶液可制得MnO2,试写出该电 解池的电极反应式。
例1 高铁电池是新型可充电电池,与普通 高能电池相比,该电池放电时能长时间保持 稳定的电压。高铁电池放电的化学方程式为: 3Zn+2K2FeO4+8H2O=3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH 试写出该电池的电极反应式。
例2 以乙醇(C2H5OH)为燃料的燃料电池, 其两极均为铂电极,电解质溶液为稀硫酸, 试写出该燃料电池的电极反应式。
例5 汽车的启动电源常用铅蓄电池, 电池反应为: Pb+PbO2+4H++2SO42- 2PbSO4+2H2O 试写出放电的正极反应式和充电的阴极 反应式。
例6 镍氢电池(NiMH)目前已经成为混合 动力汽车的一种主要电池类型。NiMH中的M 表示储氢金属或合金。该电池的总反应方程 式是:NiOOH+MH Ni(OH)2+M。试写出放电 的负极反应式和充电的阳极反应式。
电化学电极反应属于氧化还原反应、离子反应, 用氧化还原反应、离子方程式书写方法来书写电极 反应式不需要写出总反应式和其他电极反应式,步 骤简单,准确率极高,可以说是同学们必须掌握的 电极反应式最佳书写方法。
创新是一个民族进步的灵魂,是 一个国家兴旺发达的不竭动力。
常用原电池电极反应式的书写方法:
一标
二写
三减
“三步曲”书写方法
1、寻物质,标得失
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电化学中电极反应式的书写技巧电化学中电极反应式的书写技巧电化学中电极反应式的书写不仅是电化学教学的重点和难点,更是高考的热点题型之一,其中,燃料电池电极反应式以及可充电电池电极反应式的书写又是电极反应式书写中的难点。
下面笔者就如何正确书写电极反应式进行了较为详尽的归纳,旨在“抛砖引玉”。
一、原电池中电极反应式的书写1、先确定原电池的正负极,列出正负极上的反应物质,并标出相同数目电子的得失。
2、注意负极反应生成的阳离子与电解质溶液中的阴离子是否共存。
若不共存,则该电解质溶液中的阴离子应写入负极反应式;若正极上的反应物质是O2,且电解质溶液为中性或碱性,则水必须写入正极反应式中,且O2生成OH-,若电解质溶液为酸性,则H+必须写入正极反应式中,O2生成水。
3、正负极反应式相加得到电池反应的总反应式。
若已知电池反应的总反应式,可先写出较易书写的书写电极反应式,然后在电子守恒的基础上,总反应式减去较易写出的书写电极反应式,即得到较难写出的书写电极反应式。
例1、有人设计以Pt和Zn为电极材料,埋入人体内作为作为某种心脏病人的心脏起搏器的能源。
它依靠跟人体内体液中含有一定浓度的溶解氧、H+和Zn2+进行工作,试写出该电池的两极反应式。
解析:金属铂是相对惰性的,金属锌是相对活泼的,所以锌是负极,Zn失电子成为Zn2+,而不是ZnO或Zn(OH)2,因为题目已告诉H+参与作用。
正极上O2得电子成为负二价氧,在H+作用下肯定不是O2-、OH-等形式,而只能是产物水,体液内的H+得电子生成H2似乎不可能。
故发生以下电极反应:负极:2Zn-4e-= 2Zn2+,正极:O2 + 4H+ + 4e- = 2H2O 。
例2、用金属铂片插入KOH溶液中作电极,在两极上分别通入甲烷和氧气,形成甲烷—氧气燃料电池,该电池反应的离子方程式为:CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O,试写出该电池的两极反应式。
解析:从总反应式看,O2得电子参与正极反应,在碱性性溶液中,O2得电子生成OH-,故正极反应式为:2O2+4H2O+8e- =8OH-。
负极上的反应式则可用总反应式减去正极反应式(电子守恒)得CH4+10OH--8e-= CO32-+7H2O。
二、电解池中电极反应式的书写1、首先看阳极材料,如果阳极是活泼电极(金属活动顺序表Ag以前,金属活动顺序由强到弱:铯最强然后是稀土、钡、铷、再然后是钾〉钙〉钠〉镁〉铝〉铍〉锰〉锌〉铁〉钴〉镍〉锡〉铅〉(氢)〉铜〉汞〉银〉铂〉金。
),则应是阳极失电子,阳极不断溶解,溶液中的阴离子不能失电子。
2、如果阳极是惰性电极(Pt、Au、石墨),则应是电解质溶液中的离子放电,应根据离子的放电顺序进行书写书写电极反应式。
阳极(惰性电极)发生氧化反应,阴离子失去电子被氧化的顺序为:S2->SO32->I->Br ->Cl->OH->水电离的OH->含氧酸根离子>F-。
阴极发生还原反应,阳离子得到电子被还原的顺序为:Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>(酸电离出的H+)>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>(水电离出的H+)>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+。
(注:在水溶液中Al3+、Mg2+、Na+、Ca2+、K+这些活泼金属阳离子不被还原,这些活泼金属的冶炼往往采用电解无水熔融态盐或氧化物而制得)。
例3、写出用石墨作电极,电解饱和食盐水的书写电极反应式。
解析:由于电极材料为石墨,是惰性电极,不参与电极反应,则书写电极反应式的书写只考虑溶液中的离子放电顺序即可。
移向阳极的阴离子有Cl-和水电离出的OH-,但在阳极上放电的是Cl-;移向阴极的阳离子有Na+和水电离出的H+,但在阴极上放电的是H+。
所以上述电解池的电极反应为:阳极:2Cl--2e-= Cl2↑,阴极:2H++2e-= H2↑或2H2O+2e-= H2↑+2OH-。
若将上述石墨电极改成铜作电极,试写出电解饱和食盐水的书写电极反应式。
解析:由于电极材料为Cu,是活泼电极,铜参与阳极反应,溶液中的阴离子不能失电子,但阴极反应仍按溶液中的阳离子放电顺序书写。
该电解池的电极反应为:阳极:Cu-2e-= Cu2+,阴极:2H++2e-= H2↑或2H2O+2e-= H2↑+2OH-。
(注:阳极产生的Cu2+可与阴极产生的OH-结合成Cu(OH)2沉淀,不会有Cu2+得电子情况发生。
)三、燃料电池电极反应式的书写电极:惰性电极。
燃料包含:H2;烃如:CH4;醇如:C2H5OH等。
电解质包含:①酸性电解质溶液如:H2SO4溶液;②碱性电解质溶液如:NaOH 溶液;③熔融氧化物如:Y2O3;④熔融碳酸盐如:K2CO3等。
第一步:写出电池总反应式燃料电池的总反应与燃料的燃烧反应一致,若产物能和电解质反应则总反应为加合后的反应。
如氢氧燃料电池的总反应为:2H2+O2=2H2O;甲烷燃料电池(电解质溶液为NaOH 溶液)的反应为:CH4+2O2=CO2+2H2O ①CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O ②①式+②式得燃料电池总反应为:CH4+2O2+2NaOH=Na2CO3+3H2O第二步:写出电池的正极反应式根据燃料电池的特点,一般在正极上发生还原反应的物质都是O2,随着电解质溶液的不同,其电极反应有所不同,其实,我们只要熟记以下四种情况:(1)酸性电解质溶液环境下电极反应式:O2+4H++4e-=2H2O(2)碱性电解质溶液环境下电极反应式:O2+2H2O+4e-=4OH-(3)固体电解质(高温下能传导O2-)环境下电极反应式:O2+4e-=2O2-。
(4)熔融碳酸盐(如:熔融K2CO3)环境下电极反应式:O2 +2CO2+4e-=2CO 23第三步:根据电池总反应式和正极反应式写出电池的负极反应式电池的总反应和正、负极反应之间有如下关系:电池的总反应式=电池正极反应式+电池负极反应式故根据第一、二步写出的反应,有:电池的总反应式-电池正极反应式=电池负极反应式,注意在将两个反应式相减时,要约去正极的反应物O2。
以甲烷燃料电池为例来分析在不同的环境下电极反应式的书写方法:1、酸性条件燃料电池总反应:CH4+2O2=CO2+2H2O ①燃料电池正极反应:O2+4H++4e-=2H2O ②①-②×2,得燃料电池负极反应:CH4-8e-+2H2O=CO2+8H+2、碱性条件燃料电池总反应:CH4+2O2+2NaOH=Na2CO3+3H2O ①燃料电池正极反应:O2+2H2O+4e-=4OH-②+7H2O①-②×2,得燃料电池负极反应:CH4+10OH--8e-=CO-233、固体电解质(高温下能传导O2-)燃料电池总反应:CH4+2O2=CO2+2H2O ①燃料电池正极反应:O2+4e-=2O2- ②①-②×2,得燃料电池负极反应:CH4+4O2--8e-=CO2+2H2O4,熔融碳酸盐(如:熔融K2CO3)环境下。
电池总反应:CH4+2O2=CO2+2H2O。
正极电极反应式:O2+2CO2+4e-=2CO-23-8e-=5CO2+2H2O 电池总反应-正极电极反应式得负极反应式:CH4+4CO-23四、可充电电池电极反应式的书写及应用(一).解可充电电池试题必备知识1.对可充电电池充电和放电两过程认识:放电是原电池反应,充电是电解池反应。
要能根据题给总反应式,写出原电池总反应式和电解池总反应式。
2.对可充电电池电极极性和材料的判断:判断电池放电时电极极性和材料,可先标出放电(原电池)总反应式电子转移的方向和数目,失去电子的一极为负极,该物质即为负极材料;得到电子的一极为正极,该物质即为正极材料。
若判断电池充电时电极极性和材料,方法同前,失去电子的一极为阳极,该物质即为阳极材料;得到电子的一极为阴极,该物质即为阴极材料。
3.可充电电池电极反应式的书写方法:书写可充电电池电极反应式,一般都是先书写放电的电极反应式。
书写放电的电极反应式时,一般要遵守三步:第一,先标出原电池总反应式电子转移的方向和数目,指出参与负极和正极反应的物质;第二,写出一个比较容易书写的电极反应式(书写时一定要注意电极产物是否与电解质溶液共存);第三,在电子守恒的基础上,总反应式减去写出的电极反应式即得另一电极反应式。
充电的电极反应与放电的电极反应过程相反,充电的阳极反应为放电正极反应的逆过程,充电的阴极反应为放电负极反应的逆过程。
4.对可充电电池某电极是发生氧化还是还原反应及某元素被氧化还是被还原的判断:根据电极反应式进行分析,放电(原电池)的负极及充电(电解池)的阳极均失去电子,发生了氧化反应,其变价元素被氧化;放电(原电池)的正极及充电(电解池)的阴极均得到电子,发生了还原反应,其变价元素被还原。
5.对溶液中离子的移动方向判断:放电时,阴离子移向负极,阳离子移向正极;充电时,阴离子移向阳极,阳离子移向阴极。
6.可充电电池充电时与电源的连接:可充电电池用完后充电时,原电池的负极与外电源的负极相连,原电池的正极与外电源的正极相连。
7.有关电化学的计算:有关电化学的计算都必须利用电子守恒,要注意各电极转移的电子数均相等。
这类计算通常有计算电极的增重或较少量、溶液的PH、溶液的离子浓度、电子转移的数目等。
(二).可充电电池试题的解题策略综观历年高考试题可发现,解可充电电池试题的关键在于能否正确书写电极反应式。
书写电极反应式的关键是能否正确书写放电时的电极反应式。
要正确书写放电时的电极反应式,既要弄清得失电子的物质,还要特别注意电极产物是否与电解质溶液共存,要写出实际存在的电极反应式。
然后根据原电池的负极反应与电解池的阳极反应、原电池的正极反应与电解池的阴极反应互为逆反应,即可快速写出充电时的电极反应式。
各电极反应式顺利写出以后,即可正确解题。
(三).有关可充电电池高考试题题型分析1.可充电电池电极极性和材料判断例4(2001年广东化学卷第2题)镍镉(Ni-Cd)可充电电池在现代生活中有广泛放应用,它的充放电反应按下式进行:Cd+2NiO(OH)+2H O Cd(OH)2+2Ni(OH)2。
由此可知,该电池放电时的负极材料是()A.Cd(OH)2B.Ni(OH)2C.Cd D.NiO(OH)解析:要理解镍镉电池放电和充电的过程。
放电是原电池反应,根据题给条件知放电(原电池)时的总反应式为:Cd+2NiO(OH)+2H2O=Cd(OH)2+2Ni(OH)2。
标出原电池总反应式电子转移的方向和数目指出,即可知道参与负极反应的物质:2e-Cd+2NiO(OH)+2H2O=Cd(OH)2+2Ni(OH)2。
从上式可知,Cd可作负极材料,参与负极反应。
故应选C。
点评:此类试题考查可充电电池电极极性和材料判断,首先要准确判断充电、放电分别表示什么反应(原电池反应还是电解池反应),并写出充电、放电的总反应式,然后在总反应式上标出电子转移的方向和数目,即可正确判断可充电电池电极极性和材料。