原电池电极反应方程式的书写(精)

原电池电极反应方程式的书写

原电池与其他的能源相比有许多的优点，如能量转换率高，供能稳定可靠；可制成各种形状大小，不同容量、电压的电池及电池组；使用方便、易于维护，是现代生产、生活、国防中大量使用的一种能源。正是由于这些原因，高考关于原电池的考题频频出现，电极反应方程式的书写更是考查的重点。

分析近年的高考试题，电极反应方程式的书写主要有两大类型：一是根据题给电池反应方程式书写；二是根据题意文字叙述书写。下面就结合2009年高考试题分别说明这两种情况下电极反应方程式的书写。

一、根据题给电池反应方程式书写

例1：天津是我国研发和生产锂离子电池的重要基地。锂离子电池正极材料是含锂的二氧化钴（LiCoO 2），充电时，LiCoO 2中Li 被氧化， Li +迁移并以原子形式嵌入电池负极材料碳（C 6）中，以LiC 6表示。电池反应为Co 2+LiC6

LiCoO 2+C6，下）

A. 充电时，电池的负极反应为LiC 6-e -=Li++C6

B. 放电时，电池的正极反应为CoO 2+Li++e-=LiCoO2

C. 羧酸、醇等含活泼氢的有机物可用作锂离子电池的电解质

D. 锂离子电池的比能量（单位质量释放的能量）低

解析：可充电电池放电时发生原电池反应，两个电极称为正、负极；充电时发生电解反应，两个电极称阴、阳极。

该充电电池放电时：CoO 2+LiC6＝LiCoO 2+C6 ，B 选项就是考查原电池电极反应方程式的书写。

首先分析元素化合价的变化（如果化合价确定较难，就要充分利用题给信息）根据题意：充电时，LiCoO 2中Li 被氧化，Li +迁移并以原子形式嵌入电池负极材料碳（C 6）中，以LiC 6表示。可知放电时CoO 2中+4价的Co 变为LiCoO 2中+3价的Co ，LiC 6中0价的 Li 变为LiCoO 2中+1价的Li

然后根据原电池负极发生氧化反应，正极发生还原反应的规律，写出两个电极的物质变化，但要注意物质的存在形式。如负极物质变化可表示如下：LiC 6＝Li + 分析化合价的变化，此过程中要失去一个电子，可表示如下：LiC 6-e -＝Li +

其次检查方程式左右两边电荷是否相等。上式中左右两边各带一个单位的正电荷。若不相等，就要选择合适的离子配平电荷，但这时要特别注意介质的影响。如酸性介质时，常选H +；而碱性介质时，常选OH -.

最后，还要检查是否符合质量守恒。

所以，负极的电极反应方程式就表示为：负极 LiC 6-e -＝Li ++ C6

将以上书写电极反应方程式的过程可归纳如下：

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，使符合电荷守恒）巧用水，配个数（通常介质为水溶液，可选用水配平质量守恒）

根据以上的方法，就可写出该电池的正极反应式：

正极 Li ++ CoO2 +e-= LiCoO2

当然，也可由电池反应减去负极反应而得到正极反应。此时必须保证电池反应转移的电子数等于电极反应转移的电子数。

二、根据题意叙述书写

此类问题常见于燃料电池，由于燃料电池的优点较多，成为了近年高考的方向。解决此类问题必须抓住一点：燃料电池反应实际上等同于燃料的燃烧反应，但要特别注意介质对产物的影响。

例2、（08山东卷29（2））以丙烷为燃料制作新型燃料电池，电池的正极通入O 2和CO 2，负极通入丙烷，电解质是熔融碳酸盐。电池反应方程式为；负极反应为；放电时，CO 32-移向电池的（填“正极”或“负极”）

解析：燃料电池反应等同于燃料的燃烧反应。此题中，电解质为熔融碳酸盐，不会与C 3H 8的燃烧产物CO 2和H 2O 发生反应，所以电池反应即为：C 3H

8+5O2=3CO2+4H2O

根据例1归纳的步骤可分步写出负极反应：

（1） C 3H 8-20 e-=3CO2+4H2O （C 3H 8中H 为+1价，3个C 表现-8价）

（2） 10 CO32-+ C3H 8-20 e-=3CO2+4H2O （电解质为熔融碳酸盐，选CO 32-配平电荷）

（3） 10 CO32-+ C3H 8-20 e-=13CO2+4H2O （质量守恒）

所以，负极 10 CO32-+ C3H 8-20 e-=13CO2+4H2O

同理，正极 5O 2+20 e-+10 CO2=10 CO32-（也可由电池反应减去负极反应）结合上述分析，可归纳出如下规律：燃料电池中，燃料始终在负极，发生氧化反应；O 2在正极发生还原反应。若为有机燃料生成物一般为CO 2和H 2O ，介质为碱性时CO 2会反应生成CO 32-；化合价的变化主要分析C 的变化。

根据原电池中阴离子移向负极，阳离子移向正极的规律，可知CO 32-移向负极。电极反应方程式的书写，除了按照步骤，分别保证电子守恒、电荷守恒、质量守恒外，还应符合离子方程式的书写要求，即难溶、难电离、气体等物质要以化学式表示。