浅谈电极反应方程式的书写.doc

浅谈电极反应方程式的书写通锦中学 林智丽 电极反应方程式的书写主要分为两类：原电池电极反应方程式的书写和电解池电极反应方程式的书写。一、 原电池中电极反应式的书写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。（一）、根据题给电池反应方程式书写例1（07天津卷13） 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（LiCoO2），充电时，LiCoO2中Li被氧化， Li+迁移并以原子形式嵌入电池负极材料碳（C6）中，以LiC6表示。电池反应为CoO2+LiC6 LiCoO2+C6，下列说法正确的是（ ）A.充电时，电池的负极反应为LiC6-e-=Li+C6B.放电时，电池的正极反应为CoO2+Li+e-=LiCoO2C.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：CoO2+LiC6LiCoO2+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，LiCoO2中Li被氧化，Li+迁移并以原子形式嵌入电池负极材料碳（C6）中，以LiC6表示。可知放电时CoO2中+4价的Co变为LiCoO2中+3价的Co，LiC6中0价 的 Li变为LiCoO2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：LiC6Li+分析化合价的变化，此过程中要失去一个电子，可表示如下：LiC6-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 LiC6-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O2和CO2，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，CO32-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C3H8的燃烧产物CO2和H2O发生反应，所以电池反应即为：C3H8+5O2=3CO2+4H2O根据例1归纳的步骤可分步写出负极反应：（1） C3H8-20 e-=3CO2+4H2O （C3H8中H为+1价，3个C表现-8价）（2） 10 CO32-+ C3H8-20 e-=3CO2+4H2O （电解质为熔融碳酸盐，选CO32-配平电荷）（3） 10 CO32-+ C3H8-20 e-=13CO2+4H2O （质量守恒）所以，负极 10 CO32-+ C3H8-20 e-=13CO2+4H2O同理，正极 5O2+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；O2在正极发生还原反应。若为有机燃料生成物一般为CO2和H2O，介质为碱性时CO2会反应生成CO32-；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CO32-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。 小结：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电极反应式，即得到较难写出的电极反应式。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），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）。 例3、写出用石墨作电极，电解饱和食盐水的电极反应式。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：Cu2e-= 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、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。只要学生按前面方法能熟练书写放电(即原电池)的电极反应式，就能很快写出充电(即电解池)的电极反应式。 例4、铅蓄电池反应为：Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O。试写出放电和充电时的电极反应式。解析：因为放电为原电池反应：Pb+PbO2+2H2SO4 =2PbSO4+2H2O。Pb失电子发生负极反应，产生的Pb2+在H2SO4溶液中结合SO42-生成难溶于水的PbSO4，故其负极反应式为： Pb+SO42-2e-=PbSO4。由电子守恒可知，其正极反应式为总式减去负极反应式：PbO2+ SO42-+4H+2e-= PbSO4+2H2O。 充电为电解池反应，其电极反应式书写是这样的，阴极反应式为原电池负极反应式的逆反应，即PbSO4+2e-=Pb+SO42-；阳极反应式为原电池正极反应式的逆反应，即PbSO4+2H2O2e-= PbO2+ SO42-+4H+。四、特殊情况电极反应式的书写在书写电极反应式时，一定要注意一些特殊情况。1、注意溶液中的离子浓度的改变会引起离子放电顺序的改变溶液中的离子浓度改变，有时可导致离子放电顺序的改变。例5、在给某镀件镀锌时，电镀液是饱和ZnCl2溶液，试写出该电镀池的电极反应式。解析：在饱和ZnCl2溶液中，Zn2+的浓度远大于水电离出来的H+的浓度，所以阴极应是Zn2+放电，而不是H+放电。其电极反应式为：阳极：Zn2e-= Zn2+；阴极：Zn2+2e-= Zn。2、注意电解质溶液的改变会引起电极正负的改变在原电池中，一般较活泼金属作负极，但当电解质溶液发生改变时，较活泼金属就不一定作负极了。例6、将铜片和铝片用导线相连，分别同时插入稀H2SO4和浓HNO3中，写出两池的电极反应式。解析：在稀H2SO4作电解质溶液的原电池中，较活泼的铝被氧化作负极，铜作正极。其电极反应为： 负极（Al）：2Al6e-=2Al3+；正极（Cu）：6H+6e-= 3H2。 在浓HNO3作电解质溶液的原电池中，因为Al在浓HNO3中钝化，较不活泼的铜作负极，其电极反应为：负极（Cu）：Cu2e-= Cu2+；正极（Al）：2NO3-+4H+2e-=2 NO2+2H2O。但随着反应的进行，浓HNO3逐渐变稀，正极电极反应又有：NO3-+4H+3e-= NO+2H2O。3 、注意电解质溶液的酸碱性改变会引起电极反应的改变有些电池若改变其电解质溶液的酸碱性，虽不会改变电池的正负极，但却改变了电极反应。例7、若将例2中的电解质KOH溶液改