原电池电极反应式的书写技巧之欧阳组创编.docx

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原电池电极反应式的书写技巧之欧阳组创编

原电池电极反应式的书写技巧1、定义：

将化学能直接转变成电能的装置。

时间：

2021.02.16

创作：

欧阳组

2、构成原电池的条件：

①电解质溶液

②两个导体做电极

③形成闭合回路（或在溶液中接触）

④有能自发进行的氧化还原反应

3、原理

本质：

氧化还原反应

4、原电池电极的判断

（1）由组成原电池的两极材料判断：

一般来说，较活泼的或能和电解质溶液反应的金属为负极，较不活泼的金属或能导电的非金属为正极。

但具体情况还要看电解质溶液，如镁、铝电极在稀硫酸在中构成原电池，镁为负极，铝为正极；但镁、铝电极在氢氧化钠溶液中形成原电池时，由于是铝和氢氧化钠溶液发生反应，失去电子，因此铝为负极，镁为正极。

（2）根据外电路电流的方向或电子的流向判断：

在原电池的外电路，电流由正极流向负极，电子由负极流向正极。

（3）根据内电路离子的移动方向判断：

在原电池电解质溶液中，阳离子移向正极，阴离子移向负极。

（4）根据原电池两极发生的化学反应判断：

原电池中，负极总是发生氧化反应，正极总是发生还原反应。

因此可以根据总化学方程式中化合价的升降来判断。

（5）根据电极质量的变化判断：

原电池工作后，若某一极质量增加，说明溶液中的阳离子在该电极得电子，该电极为正极，活泼性较弱；如果某一电极质量减轻，说明该电极溶解，电极为负极，活泼性较强。

（6）根据电极上产生的气体判断：

原电池工作后，如果一电极上产生气体，通常是因为该电极发生了析出氢的反应，说明该电极为正极，活动性较弱。

（7）根据某电极附近pH的变化判断

A极附近的pH增大了，说明该电极为正极，金属活动性较弱。

5、盐桥

盐桥的作用仅仅是导电【相当于导线的作用】，将两个烧杯形成闭合回路，否则就相当于断开，而盐桥的导电是利用了其中的阴阳离子的定向移动。

　　锌铜电池，电解质溶液锌端硫酸锌，铜端硫酸铜，即两端不一样，所以产生电势差，于是，电子从负极Zn失去，沿着导线移向正极Cu，即外面的导线中，电子即负电荷从Zn到Cu，中间有盐桥连接，即盐桥中的负电荷即阴离子应该从CuSO4的一端沿着盐桥移向ZnSO4的一端，或者说，盐桥中的正电荷即阳离子就从ZnSO4的一端沿着盐桥移向CuSO4的一端，总之，要保证两端烧杯中的正负电荷要守恒。

【应该是没有进入到盐桥内的】

　　【溶液中是靠硫酸铜和硫酸锌自己的离子导电，他们自已各担其职】

　　还有以含有离子的琼脂块作盐桥的，应用很广泛。

6、电极反应式的书写

原电池反应是在两极上分别发生氧化反应和还原反应，负极上的反应是活动性较强的金属电极被氧化或还原性较强的物质发生氧化反应，正极上的反应是氧化性较强的物质发生得到电子的还原反应。

初学原电池，总感到其电极反应很难写，原电池电极反应与一般的氧化还原反应的书写不一样，有它自身的书写方法和技巧。

（1）准确判断原电池的正负极是书写电极反应的关键

如果原电池的正负极判断失误，电极反应式的书写一定错误。

上述判断正负极的方法是一般方法，但不是绝对的，例如铜片和铝片同时插入浓硝酸溶液中，由于铝片表明的钝化，这时铜失去电子，是负极，其电极反应为：

负极：

Cu－2e－＝Cu2＋

正极：

NO3－+4H＋+2e－＝2H2O+2NO2↑

再如镁片和铝片同时插入氢氧化钠溶液中，虽然镁比铝活泼，但由于镁不与氢氧化钠反应，而铝却反应，失去电子，是负极，其电极反应为：

负极：

2Al+8OH－－2×3e－＝2AlO2－+4H2O正极：

6H2O+6e－＝6OH－+3H2↑

（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，如氢氧燃料电池有酸式和碱式，在酸溶液中，电极反应式中不能出现

OH－，在碱溶液中，电极反应式中不能出现H+，像CH4、CH3OH等燃料电池，在碱溶液中碳（C）元素以CO32－离子形式存在，而不是放出CO2气体。

（3）要考虑电子的转移数目

在同一个原电池中，负极失去电子数必然等于正极得到的电子数，所以在书写电极反应时，一定要考虑电荷守恒。

防止由总反应方程式改写成电极反应式时所带来的失误，同时也可避免在有关计算中产生误差。

（4）要利用总的反应方程式

 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，而两个电极反应相加即得总反应方程式。

所以只要知道总反应方程式和其中一个电极反应，便可以写出另一个电极反应方程式。

1.若知道电池总反应，根据总反应是两电极反应之和，若能写出某一极反应或已知某一极反应，由总反应减半反应可得另一极反应。

例如，铅蓄电池的总反应为：

Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O，已知负极反应为：

Pb+SO42—－2e—=PbSO4，则正极反应为：

。

[分析]由于电极反应一般写离子方程式，先将电池的总反应改写成离子方程式：

Pb+PbO2+4H++2SO42—=2PbSO4+2H2O，由总反应减负极半反应可得：

Pb+PbO2+4H++2SO42—－（Pb+SO42—－2e—）=2PbSO4+2H2O－PbSO4，整理可得正极半反应为：

PbO2+4H++SO42—＋2e—=PbSO4+2H2O。

若知道电池总反应：

氧化剂＋还原剂+（某介质）==还原产物+氧化产物+（另一介质）根据总反应找出氧化剂和氧化产物、还原剂和还原产物，电极反应的总模式是：

负极：

还原剂－ne—=氧化产物

正极：

氧化剂＋ne—=还原产物

其他参与反应的介质分子或离子，根据配平需要，添加在半反应的反应物或生成物中。

2.若电极反应产物是难溶性碱或盐时，负极上一般有阴离子参与反应，若为可逆电池，则正极上有同样的阴离子生成，电解液的浓度基本不变。

阳离子一般参与正极反应。

参加电极非氧化还原反应的阴、阳离子可依据电解液类型或反应产物确定。

例如，镍-镉蓄电池的总反应为：

Cd+2NiO（OH）+2H2O=Cd（OH）2+2Ni（OH）2，要书写电极反应式，首先，应判断电解液类型，由产物可知，电解液一定为碱液，镉被氧化成Cd（OH）2，所以，负极有OH—参加反应。

则负极反应为：

Cd+2OH—－2e—=Cd（OH）2，正极反应为：

2NiO（OH）+2H2O+2e—=2Ni（OH）2+2OH—。

由于负极上有2OH—参与反应，正极上同样有2OH—生成，电解液的浓度基本不变。

3.同时书写同一电池两极反应时，应注意两极电子得失数目相等。

例如，钢铁的电化学腐蚀，正极反应为：

O2+2H2O＋4e—=4OH—，则负极反应应写成：

2Fe—4e—=2Fe2+。

4.电极半反应一般为离子反应，书写电极半反应和书写离子方程式有相似的地方，应考虑反应产物与电解液中的离子能否共存。

若不能共存，则按实际产物书写。

例如，甲烷与氧气的燃料电池，反应原理为CH4+2O2=CO2+2H2O。

若电解液为KOH溶液，则产物应写成K2CO3。

实际的总反应为：

CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O，所以，在写负极反应时，产物应写成CO32—。

即CH4+10OH—－8e—=CO32—+7H2O

5.电池半反应中，存在质量守恒和电荷守恒。

书写时应据此配平半反应。

电荷的计算方法是：

电子带负电，一个电子相当一个单位负电荷，得一个电子相当于加一个负电荷，失去一个电子相当于加一个正电荷。

若离子、电子分布在同一边，则电荷的代数和为零；若离子、电子分布在等号的两边，则两边电荷的差为零。

因为负极失去电子，正极得到电子，根据电荷守恒，负极通常有较多的阴离子参加反应或有阳离子生成；正极通常有较多的阳离子参加反应或有阴离子生成。

例如，丁烷-空气-K2CO3（其中不含O2—和HCO3—）燃料电池，电池的总反应为：

2C4H10+13O2=8CO2+10H2O，电池的两极反应分别为：

正极：

13O2+26CO2+52e—=26CO32—，负极：

2C4H10+26CO32—－52e—=34CO2+10H2O

6.一般电解液中有水，电极反应是在水溶液中进行，配平半反应时，根据需要，水可作反应物也可作产物。

一般是等号左边若有H+或OH—参与反应，则等号右边可能有水生成；等号左边若有水参与反应，则等号右边可能有H+或OH—生成。

例如，氢-氧燃料电池，总反应为：

2H2+O2=2H2O

若电解液为酸，则两极反应分别为：

负极：

2H2－4e—=4H+，正极：

O2+4H++4e—=2H2O

若电解液为碱，则两极反应分别为：

负极：

2H2+4OH—－4e—=4H2O，正极：

O2+2H2O+4e—=4OH—

以上是书写电极反应时一些方法和规律，这些方法和技巧也适用于以后所学的电解池中电极反应式的书写。

原电池电极反应式的书写练习

1.伏打电池：

（负极—Zn、正极—Cu、电解液—H2SO4）

负极：

正极：

总：

2.铁碳电池：

（负极—Fe、正极—C、电解液酸性）

负极：

正极：

总：

3.铁碳电池：

（负极—Fe、正极—C、电解液中性或碱性）

负极：

正极：

化学方程式

4.铝镍电池：

（负极—Al、正极—Ni电解液NaCl溶液、O2）

负极：

正极：

化学方程式

5.普通锌锰干电池：

（负极—、正极—C、电解液NH4Cl、MnO2的糊状物）

负极：

正极：

2MnO2+2H++2e-==Mn2O3+H2O（还原反应）

化学方程式：

Zn+2NH4Cl+2MnO2=ZnCl2+Mn2O3+2NH3↑+H2O

6.碱性锌锰干电池：

（负极—、正极—C、电解液KOH、MnO2的糊状物）

负极：

正极：

化学方程式：

Zn+2MnO2+2H2O==Zn（OH）2+2MnOOH

7.银锌电池：

（负极—、正极--、电解液NaOH）

负极：

正极：

化学方程式：

Zn+Ag2O+H2O==Zn（OH）2+2Ag

8.铝–空气–海水（负极--、正极--石墨、铂网等能导电的惰性材料、电解液--海水）

负极：

正极：

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--、正极--电解液KOH）

负极：

正极：

化学方程式：

2Al+2OH–+2H2O＝2AlO2–+3H2

10.锂电池一型：

（负极--金属锂、正极--石墨、电解液LiAlCl4-SOCl2）

负极：

正极：

3SOCl2＋8e－＝SO32－＋2S＋6Cl－

化学方程式：

8Li＋3SOCl2===Li2SO3＋6LiCl＋2S，

11.铅蓄电池：

总化学方程式：

Pb＋PbO2+2H2SO4

2PbSO4+2H2O

放电时负极：

正极：

12.铅蓄电池充电时

阴极：

阳极：

13.电解质是KOH溶液（碱性电解质）

负极：

正极：

总：

2H2+O2===2H2O

14.电解质是H2SO4溶液（酸性电解质）

负极：

正极：

总：

2H2+O2===2H2O

15.电解质是NaCl溶液（中性电解质） 

负极：

正极：

总：

2H2+O2===2H2O

16.碱性电解质（铂为两极、电解液KOH溶液）

正极：

 负极：

总反应方程式：

2CH3OH+3O2+4KOH===2K2CO3+6H2O

17.酸性电解质（铂为两极、电解液H2SO4溶液）

正极：

负极：

总反应式：

2CH3OH+3O2===2CO2+4H2O

18.碱性电解质（铂为两极、电解液KOH溶液）

正极：

负极：

总反应方程式：

CH4+2KOH+2O2===K2CO3+3H2O

19.酸性电解质（铂为两极、电解液H2SO4溶液）

正极：

负极：

总反应方程式：

CH4+2O2===CO2+2H2O

20.电解质是熔融碳酸盐（K2CO3或Na2CO3）

正极：

负极：

总反应方程式C3H8+5O2===3CO2+4H2O

时间：

2021.02.16

创作：

欧阳组