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 3H2 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 2H2O 2 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 举例分析 例题例题 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 解析 解析 第一步 找氧化还原反应中的对应关系 氧化剂 还原产物 还原剂 氧化产物 在 负极反应 即 负极 CH3OH 还原剂 CO32 氧化产物 第二步 分析电子转移的物质的量 CH3OH 中碳元素为 2 价 CO2 3 中碳元素为 4 价 1 mol CH3OH 转移 6 mol 电子 即负极 CH3OH CO32 6e 第三步 依据电荷原理配平以上电极反应式 缺少的物质从反应介质中寻找 因为该电池为碱性 电池 而且左右相差 8 mol 负电荷 所以应该在左边添加 8 mol OH 即 负极 CH3OH 8OH CO32 6e 第四步 OH 或 H 与 H2O 为对应关系 即一边有 OH 或 H 则另一边有 H2O 所以负极反应 式为 CH3OH 8OH CO32 6e 6H2O 或 CH3OH 6e 8OH CO32 6H2O 答案 答案 CH3OH 8OH CO32 6e 6H2O 或 CH3OH 6e 8OH CO32 6H2O 变式变式 若将 KOH 的碱性反应环境变为酸性环境 则该电池的负极反应式为 解析 解析 还原剂为 CH3OH 氧化产物为 CO2 在负极 1 mol CH3OH 生成 CO2共转移 6 mol 电子 在上题第三步中需要在右边添加 6 mol H 在第四步中应该有 1 mol H2O 参加反应 即负极电极反应 式为 CH3OH H2O CO2 6e 6H 或 CH3OH 6e H2O CO2 6H 答案 答案 CH3OH H2O CO2 6e 6H 或 CH3OH 6e H2O CO2 6H 例题例题 2 可用于电动汽车的铝 空气燃料电池 通常以 NaCl 溶液或 NaOH 溶液为电解液 铝合 金为负极 空气电极为正极 下列说法正确的是 A 以 NaCl 溶液或 NaOH 溶液为电解液时 正极反应式为 O2 2H2O 4e 4OH B 以 NaOH 溶液为电解液时 负极反应为 Al 3OH 3e Al OH 3 C 以 NaOH 溶液为电解液时 电池在工作过程中电解液的 pH 保持不变 D 电池工作时 电子通过外电路从正极流向负极 解析 解析 电解质溶液显碱性或中性 该燃料电极的正极发生反应为 O2 2H2O 4e 4OH A 对 铝作负极 负极反应应该是铝失去电子变为铝离子 在氢氧化 钠的溶液中铝离子继续与过量的碱反应生成偏铝酸根 因此负极反应为 Al 4OH 3e AlO2 2H2O 故 B 错 该电池在碱性条件下消耗了碱 反应式为 4Al 3O2 4OH 4AlO2 2H2O 溶液 pH 降低 因此 C 错 电池工作时 电子从负极出来 经过外电路流到正极 又称 D 错 答案 答案 A 跟踪练习跟踪练习 练习练习 1 据报道 摩托罗拉公司的一种以甲醇为原料 以 KOH 为电解质的用于手机的可充电的高 效燃料电池 充一次电可持续使用一个月 1 关于该电池的叙述错误的是 放电时 正极反应为 O2 4e 4H 2H2O 放电时 负极反应为 CH3OH 6e 8OH CO32 6H2O 充电时 原电池的负极与电源的正极相连接 充电时 阴极反应为 4OH 4e 2H2O O2 2 若以熔融的 K2CO3为电解质 阳极充入 CO2与 O2的混合气体 试写出该燃料电池的电极反 应式 负极 正极 解析 解析 1 放电时 正极是 O2得电子 但溶液是碱性的 电极反应式是 O2 4e 2H2O 4OH 充电时 原电池的负极与电源的负极相连接 让发生了氧化反应的 原电池的负极被还原 阴极发生的是得电子的还原反应 即 CO32 6e 6H2O CH3OH 8OH 2 熔融的 K2CO3为电解质时 电极反应中只有 CO32 参与反应或作为产物 没有 H OH 答案 答案 1 2 负极 CH3OH 6e 8OH CO32 6H2O 正极 O2 4e 2H2O 4OH 练习练习 2 市场上经常见到的标记为 Li ion 的电池称为 锂离子电池 它的负极材料是金属锂和碳 的复合材料 碳作为金属锂的载体 电解质为一种能传导 Li 的高分子材料 这种锂离子电池的电 池反应为 下列说法不正确的是 A 放电时 负极的电极反应式 Li e Li B 充电时 Li0 85NiO2既发生氧化反应又发生还原反应 C 该电池不能用水溶液作为电解质 D 放电过程中 Li 向负极移动 解析 解析 A 项 Li 从零价升至正价 失去电子 作为负极 故正确 B 项反应逆向进行时 反应物只 有一种 故化合价既有升 又有降 所以既发生氧化反应又发生还原反应 故正确 C 项由于 Li 可以 与水反应 故电解质应为非水材料正确 D 项原电池中阳离子应迁移至正极失电子 故错误 答案 答案 D 练习练习 3 2011 浙江高考 将 NaCl 溶液滴在一块光亮清洁的铁板表面 上 一段时间后发现液滴覆盖的圆周中心区 a 已被腐蚀而变暗 在液滴外沿 形成棕色铁锈环 b 如图所示 导致该现象的主要原因是液滴之下氧气含量 比边缘少 下列说法正确的是 A 液滴中的 Cl 由 a 区向 b 区迁移 B 液滴边缘是正极区 发生的电极反应为 O2 2H2O 4e 4OH C 液滴下的 Fe 因发生还原反应而被腐蚀 生成的 Fe2 由 a 区向 b 区迁移 与 b 区的 OH 形成 Fe OH 2 进一步氧化 脱水形成铁锈 D 若改用嵌有一铜螺丝钉的铁板 在铜铁接触处滴加 NaCl 溶液 则负极发生的电极反应为 Cu 2e Cu2 解析 解析 液滴边缘 O