二次电池电极反应式的书写及运用.doc

二次电池电极反应式的书写及应用 江西省修水县第一中学 付小勤 332400摘要：二次电池又称充电电池或蓄电池，其工作过程包括放电过程和充电过程，其电极名称的确立和电极反应式的书写及应用是长期以来困惑广大师生的难点，也是历年来高考的热点和焦点。作者根据二十多年来的高三教学实践和探索，总结了如下经验和体会。关键词：二次电池 电解质 电荷守恒 元素守恒一、电极名称的确立二次电池的放电过程相当于原电池的工作过程，电极叫正、负极，升价（失电子）作负极，降价（得电子）作正极；二次电池的充电过程相当于电解池的工作过程，电极叫阴、阳极，升价（失电子或连外电源正极）的作阳极，降价（得电子或连外电源负极）的作阴极。二、电极反应式的书写方法先根据总化学方程式中充电或放电方向的化合价升、降数确定该电极反应中的得、失电子数，然后结合有关电解质溶液，利用电荷守衡定律，确定该电极反应的生成物和反应物，最后根据根据元素守恒定律，确立并配平其它物质。见例题1。放电充电例题讲析例1：高铁电池总反应为：3Zn2K2FeO48H2O 3Zn(OH)22Fe(OH)34KOH试分别写出充电和放电时各电极的名称及各电极反应式。解析：放电过程相当于原电池的工作过程。（1）电极名称的确立根据总化学方程式从左至右方向的化合价升降情况可判断，Zn（升价）作负极，K2FeO4（降价）作正极；（2）电极反应式的书写正极：、先根据总化学方程式从左至右方向K2FeO4降价数及还原产物写出：FeO42-+3e-Fe(OH)3、然后根据电荷守恒定律，可能存在两种情况：或在式的左边加上5个H+，或在式的右边加上5个OH-，但结合题中有关电解质溶液，溶液中不可能存在H+。因此，只能是第2种情况成立，则式中改写成：FeO42-+3e-Fe(OH)3+5OH-。、再根据元素守恒定律，确立并配平其它物质，将“”改成“=”。 式中只有在左边加上4个H2O才能使氢、氧元素守恒，再检查铁元素已守恒。因此，该正极反应式最终为：FeO42-+3e-+4H2O=Fe(OH)3+5OH-。负极：、先根据总化学方程式从左至右方向Zn升价数及氧化产物写出：Zn-2e-Zn(OH)2。、然后根据电荷守恒定律，可能存在两种情况：或在式的左边加上2个OH-，或在式的右边加上2个H+，但结合题中有关电解质溶液，溶液中不可能存在H+。因此，只能是第1种情况成立，则式中改写成：Zn-2e-+2OH-Zn(OH)2。、再根据元素守恒定律，确立并配平其它物质，将“”改成“=”。 检查式中发现各元素均已守恒，无需再确立其它物质和配平。因此，该负极反应式最终为：Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2。指出：如已写出一电极反应式，则另一电极反应式也可用总反应式相减而得到。但是，我这是分析书写的方法和过程，暂时不谈减法。充电过程相当于电解池的工作过程。（1）电极名称的确立根据总化学方程式从右至左方向的化合价升降情况可判断，Fe(OH)3（升价）作阳极，Zn(OH)2（降价）作阴极。（2）电极反应式的书写阳极：、先根据总化学方程式从右至左方向Fe(OH)3升价数及氧化产物写出：Fe(OH)3-3e-FeO42-。、然后根据电荷守恒定律，可能存在两种情况：或在式的左边加上5个OH-，或在式的右边加上5个H+，但结合题中有关电解质溶液，溶液中不可能存在H+。因此，只能是第1种情况成立，则式中改写成：Fe(OH)3-3e-+5OH-FeO42-。、再根据元素守恒原理，确立并配平其它物质，将“”改成“=”。 式中只有在右边加上4个H2O才能使氢、氧元素守恒，再检查铁元素已守恒。因此，该阳极反应式最终为Fe(OH)3-3e-+5OH-=FeO42-+4H2O。阴极：按上述所讲析的方法，阴极反应式为：Zn(OH)2+2e-=Zn+2OH-（分析过程略）。指出：如写出一电极反应式，则另一电极反应式也可用总反应式相减而得到。但是，我这是分析书写的方法和过程，暂时不谈减法。三、两点补充1、其它原电池或电解池中如已知总化学方程式或根据已知条件可写出总化学方程式，也可以利用上述方法，写出电极反应式。见例题2、3。2、根据已知条件写出总化学方程式时，应结合有关电解质溶液。如有的电解质溶液不与生成物发生化学反应，则总方程式不变，仍按原总方程式写出电极反应式；如有的电解质溶液可与生成物发生化学反应，则总方程式会发生改变，应按改变后的总方程式写出电极反应式。见例题3中第（2）问。四、应用如是二次电池装置，可根据二次电池电极反应式的书写方法（见上述二）来书写电极反应式；如是其它的原电池或电解池装置，可以按照两点补充（见上述三）及二次电池的电极反应式的书写方法（见上述二）来书写。例题2：新型氢氧燃料电池可以根据不同的电解质设计成不同的装置，已知下列4种电解质溶液，请写出相应的电极反应式。若以磺酸类质子作电解质：则正极 、负极 。若以KOH作电解质：则正极 、负极 。若以熔融的氧化锆和氧化钇的混和物作电解质：则正极 、负极 。若以熔融的碳酸钾作电解质，且在正极充入氧气和二氧化碳：则正极 、负极 。参考答案：(1)正极:O2+4H+4e-=2H2O 负极:H2-2e-=2H+(2)正极:O2+2H2O +4e-=40H- 负极:H2 -2e-+20H-=2H2O (3)正极:O2+4e-=2O2- 负极:H2 -2e-+O2-=H2O(4)正极:O2+4e-+2CO2=2CO32- 负极:H2-2e-+CO32-=CO2+H2O例题3：摩托罗拉公司开发出以甲醇为原料，分别以下列4种物质为电解质的高效燃料电池，请写出相应的电极反应式。若以磺酸类质子作电解质：则正极 、负极 。若以KOH作电解质：则正极 、负极 。若以熔融的氧化锆和氧化钇的混和物作电解质： 则正极 、负极 。若以熔融的碳酸钾作电解质，且在正极充入氧气和二氧化碳：则正极 、负极 。强调：例3中的第（2）问由于KOH溶液与生成的CO2发生了化学反应，则总化学反应方程式应变为：2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O。因此，需要用改变的这个总化学方程式进行分析参考答案：（1）正极:4H+O2+4e-=2H2O 负极:CH3OH-6e-+H2O =CO2+6H+（2）正极:O2+2H2O +4e-=4OH- 负极:CH3OH-6e-+8OH -=CO32-+6H2O（3）正极:O2+4e-=2O2- 负极: CH3OH-6e-+3O2-=CO2+2H2O（4）正极:O2+4e-+2CO2=2CO32- 负极:CH3OH-6e-+3CO32-=2H2O +4CO2上述是我个人在二十多年的高三教学中的一些心得体会和经验，由于水平有限，肯定有许多不到之处，希望