原电池电极反应方程式Word下载.docx

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二、原电池正负极反应原理：

1.负极：

其电极反应式有两种情况：

Ø

一种是负极金属失电子后生成金属阳离子不与电解质溶液的成分反应，

此时是电极反应可表示为M－ne－＝Mn＋。

另一种是负极金属失电子后生成的金属阳离子与电解质溶液成分反应，此时的电极反应要将金属失电子的反应、金属阳离子与电解质溶液的反应叠加在一起。

如铅蓄电池的负极反应为：

Pb-2e-+SO42－==PbSO4。

2.正极：

1）当负极材料能与电解液直接反应时，溶液中的阳离子可以得电子。

例：

锌铜原电池中，电解液为H2SO4，正极H+得电子生成H2。

2）当负极材料不能与电解液反应时，溶解在电解液中的O2得电子。

如果电解液呈酸性，O2+4e-+4H+==2H2O；

如果电解液呈中性或碱性，O2+4e-+2H2O==4OH-。

特殊情况:

（不止这些，具体反应见后面）

1）Mg-Al-NaOH

2）Fe、Cu/（浓硝酸）两组

3）CO、O2/（Na2CO3、Li2O3）（熔融碳酸盐燃料电池，不要求记住）

三、原电池的反应：

类型一：

原电池原理反应：

1.Zn、Cu/（H2SO4）

负极：

Zn-2e-=Zn2+

2H++2e-=H2↑

总反应：

Zn+2H+=H2↑+Zn2+

2.Zn/（ZnSO4）、Cu/（CuSO4）

正极是Zn片,正极电解质是ZnSO4溶液，负极是Cu片，电解质是CuSO4溶液。

盐桥是玻璃管中加入用琼脂固定KCl（饱和溶液）装置，盐桥中离子移动的方向：

Cl-移向ZnSO4溶液K+移向CuSO4溶液。

Zn－2e-＝Zn2+ 

（氧化反应）

Cu2++2e-＝Cu 

（还原反应）

总反应式：

Zn+Cu2+＝Zn2++Cu

3.Mg、Al/（HCl溶液）

Mg-2e-=Mg2+

（实际上反应中Mg2+与电解液HCl发生了二次反应，但Cl-离子在方程式两边约掉了）

Mg+2H+=Mg2++H2↑

4.Mg、Al/（NaOH溶液）（因为金属活动顺序表中只有Al与碱水反应，Mg不反应）

（特别注意：

原电池中如果带有两性金属（Al、Zn）和强碱则正极反应为：

2H2O+2e-=2OH-+H2↑）

Al+4OH--3e-=AlO2-+2H2O

（此反应就是水电离反应的变种，反应中水电离出的H-离子得到电子变成H2气）

2OH-+2Al+2H2O=2AlO2-+3H2↑

5.Zn、Cu/（NaOH溶液）

Zn-2e-+4OH-=ZnO2-+2H2O

2H2O+2e-=2OH-+H2↑

Zn+2OH-=ZnO2-+H2↑

6.Fe、Cu/（浓硝酸）

Fe钝化Cu做负极，随着反应进行，硝酸浓度逐渐降低，当硝酸变成稀硝酸的时候Fe就成为负极了。

Cu-2e-=Cu2+

（此反应中实际上Cu2+与电解液HNO3发生了二次反应，但NO3-离子在方程式两边约掉了）

（浓硝酸作电解质时，整个硝酸参与电极反应而不是只有正离子H+参与正极反应）

Cu+4H++2NO3-=Cu2++2NO2↑+2H2O

（Cu+4HNO3=Cu（NO3）2+2NO2↑+2H2O）

Fe-2e-=Fe2+

（此反应中实际上Fe2+与电解液HNO3发生了二次反应，但NO3-离子在方程式两边约掉了）

NO3-+3e-+4H+=NO↑+2H2O

3Fe+2NO3-+8H+=2NO↑+3Fe2++4H2O

注释：

常温下，Fe会被浓硝酸钝化，表面形成致密的氧化膜，阻止反应继续进行。

加热后，氧化膜被破坏，Fe可以与浓硝酸反应。

硝酸过量则生成Fe（NO3）3；

Fe过量则生成Fe（NO3）2

浓硝酸过量：

Fe+6HNO3（浓）=加热=Fe（NO3）3+3H2O+3NO2↑

铁过量：

Fe+4HNO3（浓）=加热=Fe（NO3）2+2H2O+2NO2↑

稀硝酸过量：

Fe+4HNO3（稀）=加热=Fe（NO3）3+NO↑+2H2O

3Fe+8HNO3（稀）=加热=3Fe（NO3）2+2NO↑+4H2O

7.Mg、Pb/（浓硝酸）

（这个反应与上一个反应不同之处在于，这两个电极不存在钝化，所以只有一步反应，因为Mg比Pb活泼，所以一直是镁与硝酸反应，这个反应考虑硝酸浓度的变化也可以根据考题要求写出两步反应）

Mg-2e-=Mg2+

NO3-+e-+2H+=NO2↑+H2O

Mg+2NO3-+2H+=Mg2++2NO2↑+H2O

8.Fe、Cu/（稀硫酸）

Fe-2e-=Fe2+

（此反应中实际上Fe2+与电解液H2SO4发生了二次反应，但SO42-离子在方程式两边约掉了）

Fe+2e-=Fe2++H2↑

9.Zn、Fe/（NaCl酚酞，中性吸氧）

4e-+2H2O+O2=4OH-

2Zn+2H2O+O2=2Zn（OH）2

10.Fe、C/（NaOH溶液）

Fe-2e-=Fe2+（亚铁不与碱反应）

正极：

4e-+2H2O+O2=4OH-

2Fe+2H2O+O2=2Fe（OH）2↓

11.Zn、C/（NH4Cl溶液）

Zn-2e-=Zn2+

（此反应中实际上Zn2+与电解液NH4Cl发生了置换反应，但Cl-离子在方程式

两边约掉了）

2NH4++2e-=2NH3↑+H2↑

Zn+2NH4+=Zn2++2NH3↑+H2↑

12.Mg、Pb/（稀硝酸）

NO3-+3e-+4H+=NO↑+2H2O

3Mg+2NO3-+8H+=3Mg2++2NO↑+4H2O

Mg-2e-=Mg2+

2H++2e-=H2↑

Mg+2H+=Mg2++H2↑（稀硝酸变成极稀的硝酸后高中认为有这个反应，我认为这是有争议的。

Mg、Pb/（浓硝酸）

13.C、Cu/FeCl3原电池

Cu-2e-=Cu2+

2Fe3++2e-=2Fe2+

2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+

（2FeCl3+Cu=CuCl2+2FeCl2）

14.Zn、Fe/（AgNO3溶液）

Ag+）H2O-=H2+H-+2H2-+3H204+11H2O__________________________________________________________________________________________________+e-=Ag↓

Fe+2Ag+=Fe2++2Ag↓

类型二：

燃料电池反应：

燃料电池的正负极书写规律：

负极反应=总反应–正极反应

（正极反应中的电子数以减去总反应中的O2为准，因为O2具有强氧化性，

一般不出现在负极）

15.甲烷燃料电池（甲烷燃料电池以多孔镍板为两极）

1）碱性介质下的甲烷燃料电池（CH4、O2/KOH溶液）

电解质溶液为KOH，生成的CO2还要与KOH反应生成K2CO3。

CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O

2O2+8e-+4H2O=8OH-

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

2）酸性介质下的甲烷燃料电池

CH4-8e-+2H2O==CO2+8H+

2O2+8e-+8H+==4H2O

总反应方程式为：

2O2+CH4==2H2O+CO2

反应情况：

a）随着电池不断放电，电解质溶液的碱性减小；

通常情况下，甲烷燃料电池的能量率大于甲烷燃烧的能量利用率。

16.氢氧燃料电池（总反应-正极的反应=负极的反应）

1）H2、O2/（H2SO4）

2H2-4e-=4H+

O2+4H++4e-=H2O

2H2+O2=2H2O

2）H2、O2/（碱液）

2H2+4OH--4e-=4H2O

O2+2H2O+4e-=4OH-

2H2+O2=2H2O

3）H2、O2/（中性介质，如Na2SO4）（中性介质，负极生成的H2O要电离）

（2H2+4OH--4e-=4H2O，H2O=H++OH-）

O2+2H2O+4e-=4OH-

17.乙醇燃料电池

乙醇电池/（碱液，如KOH作电解质）

C2H5OH-12e-+16OH-=2CO32-+11H2O

O2+4e-+2H2O=4OH-

C2H5OH+3O2+4KOH=2K2CO3+5H2O

乙醇电池/酸作电解质

正:

O2+4H++4e-=2H2O

负:

C2H60+3H2O-12e-=2CO2+12H+

C2H6O+3O2==2CO2+3H2O

18.C4H10、O2/（ZrO2,传导O2-）（记住总反应即可）

最近我国自主研制了一种新型燃料电池，一个电极通入空气，另一个电极通入汽油蒸气（以C4H10代表汽油），电池的电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2晶体，它在高温下能传导O2-。

（我认为这个电池的最大特点是，电解质不是溶液。

C4H10-26e-+13O2-=4CO2+5H2O

O2+4e-=2O2-

2C4H10+13O2=8CO2+10H2O

C4H10代表汽油

19.CO、O2/（Na2CO3、Li2O3）熔融碳酸盐燃料电池

（Li2CO3和Na2CO3熔融盐作电解液，CO作燃料）：

（不要求记住）

2CO+2CO32--4e-=4CO2

O2+2CO2+4e-=2CO32-

2CO+O2=2CO2

类型三：

纽扣式电池

20.Zn、Ag2O/（NaOH溶液）（银锌电池-纽扣式电池）

Zn-2e-+2OH-=ZnO+H2O

（Zn-2e-+2OH-==Zn（OH）2）

Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-

正极反应是一个合成反应：

①Ag2O+2e-=2Ag+O2-②O2-+H-=H2O

因为第②个反应消耗了H-离子而且没有补充，所以水的电离会不断发生。

这一点与铅蓄电池不同。

铅蓄电池则不考虑水的电离，因为铅蓄电池O2-+H-=H2O这个反应中的H-离子来自于电解质H2SO4,而不是水。

但纽扣电池的电解质却是NaOH，所以纽扣电池的O2-+H-=H2O反应中的H-离子只能来自于水，所以纽扣电池需要加上水的电离式③H2O=2H-+O2-，因此纽扣电池的①+②+③式相加可以得到纽扣电池的正极反应：

Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-。

Ag2O+Zn=ZnO+2Ag

类型四：

锌锰电池

21.锌锰干电池/（NH4Cl溶液）

酸性锌锰干电池是以锌筒作为负极，正极材料是由二氧化锰粉、氯化铵及碳黑组成的一个混合糊状物。

正极材料中间插入一根碳棒，作为引出电流的导体。

二氧化锰吸收正极放出的氢气。

尽管这种电池的历史悠久，但对它的电化学过程尚未完全了解，通常认为放电时，电池中的反应如下：

负极:

　Zn-2e-=Zn2+

2NH4++2MnO2+2e-=2MnO（OH）+2NH3↑

总的电池反应为：

Zn+2MnO2+2NH4Cl=2MnO（OH）+Zn（NH3）2Cl2

（Zn（NH3）2Cl2，二氯二氨锌；

MnO（OH），氢氧化氧锰）

配位键，又称配位共价键，是一种特殊的共价键。

当共价键中共用的电子对是由其中一原子独自供应时，就称配位键。

配位键形成后，就与一般共价键无异。

成键的两原子间共享的两个电子不是由两原子各提供一个，而是来自一个原子。

配合物易溶于水电离为内界配离子和外界离子，而内界的配体离子和分子通常不能电离。

Zn（NH3）2Cl2（二氯二氨锌）电离，阳离子是[Zn（NH3）2]2+,阴离子是Cl-。

锌能溶于氨水反应式如下:

（金属活动顺序表中只有锌能溶于氨水）

Zn+4NH3+2H2O==<

Zn（NH3）4>

2++2OH-+H2↑

22.碱性干电池（碱性锌锰干电池）

用高导电性的氢氧化钾溶液（KOH）替代了氯化铵、氯化锌溶液；

负极反应：

Zn+2OH－-2e-=Zn（OH）2

正极反应：

2H2O+2MnO2+2e-=2MnO（OH）+2OH－

总的电池反应：

Zn+2MnO2+2H2O==2MnOOH+Zn（OH）2

类型五：

锂电池反应

23.锂电池

金属锂作负极，石墨作正极。

电解质由四氯化铝锂（LiAlCl4）和亚硫酰氯（SOCL2）组成。

8Li-8e-==8Li+

3SOCL2+8e-==SO32-+2S+6CL-

8Li+3SOCL2==6LiCL+Li2SO3+2S

24.Fe、Si/（NaOH溶液）（这个反应与前面的“Mg、Al/（NaOH溶液）”电池类似）

（这是新型Li电池，因为Si与碱反应而Fe不与碱反应，所以Si作负极）

Si-4e-+6OH-=SiO32-+3H2O

4H2O+4e-=4OH-+2H2↑

Si+2OH-+H2O=SiO32-+2H2↑

（电解液的选择：

负极材料的离子一般要能与电解质自行发生氧化还原反应。

如果两个电极中其离子可与电解质反应的是负极。

如果两个电极均不与电解质反应，则活泼金属或强还原剂作负极。

（这种电池常出现在考试中）

类型六：

海水电池

25.海水电池

4Al-12e-=4Al3+

3O2+6H2O+12e-=12OH-

4Al+3O2+6H2O=4Al（OH）3↓

类型七：

铅蓄电池电极反应：

1）放电时：

（负极）Pb失2个电子变成＋2价的铅后马上与电极周围的SO42－结合成PbSO4附在

电极上，电极式为：

Pb-2e-+SO42－==PbSO4；

（注释：

Pb–2e-=Pb2+①，生成的Pb2+进入电解质溶液中，Pb2+与溶液中的SO42-不能共存，要继续反应生成PbSO4，即：

Pb2++SO42-=PbSO4②，因此在原电池的负极反应式为①+②即：

Pb–2e-+SO42-=PbSO4）

（正极）：

有:

PbO2+2e-=Pb2++2O2-①，Pb2+和O2-进入溶液中，由于电解质溶

液是H2SO4溶液，O2-在酸性环境中，不能单独存在，可供O2-结合的微粒由H+和H2O，

O2-在酸性环境中优先结合H+生成H2O，这样在正极发生的反应有：

4H++2O2-=2H2O

②；

Pb2++SO42-=PbSO4③根据以上分析可知正极反应式为①+②+③

即：

PbO2+2e-+SO42-+4H+=PbSO4+2H2O。

（注意：

在电极反应式中应遵循电荷守恒和质量守恒；

在负极反应式与正极反应式相加求总反应时要注意得失电子数要相等。

故放电时总反应式为：

Pb+PbO2+2H2SO4==2PbSO4+2H2O。

2）充电时：

（阴极）电极上PbSO4中＋2价的铅得到电源送来的2个电子变为Pb后释放出SO42－，

电极式为：

PbSO4+2e-==Pb+SO42－；

（阳极）电极上的PbSO4中＋2价的铅被电源夺去2个电子变为＋4价的铅，＋4价的铅强行去夺H2O中O2－，使自己变为PbO2，同时又使H2O中的H＋释放出来，

PbSO4-2e-+2H2O＝PbO2+4H＋+SO42+；

故充电时总反应式为：

2PbSO4+2H2O＝PbO2+Pb+2H2SO4

充电时，阴极接负极；

阳极接正极；

阴极是负极反应的逆反应；

阳极是正极反应的逆反应。

类型八：

特殊电池反应

26.Al、Ag2S/（NaCl溶液）

（这种电池不存在，主要是解释生活中的现象。

特点是正极反应常只写第一步，不必写完全）

Al-3e-=Al3+

Ag2S+2e-=2Ag+3S2-

2Al+3Ag2S+6H2O=2Al（OH）3↓+H2S↑+6Ag

银器皿日久表面逐渐变黑色，这是由于生成硫代银，有人设计用原电池原理加以除去，其处理方法为：

将一定浓度的食盐溶液放入一铝制容器中，再将变黑的银器浸入溶液中，放置一段时间后，黑色会褪去而银不会损失。

试回答：

在此原电池反应中，负极发生的反应为：

正极发生的反应为：

反应过程中产生臭鸡蛋气味的气体，原电池总反应方程式为：

解析：

由题意“黑色褪去而银不会损失”发生变化Ag2S→Ag，显然这是考察原电池的正极反应：

3Ag2S+6e-=6Ag+9S2-

2Al-6e-=2Al3+

正极生成的S2-和负极生成Al3+在溶液中发生双水解：

2Al3++3S2-+6H2O=2Al（OH）3↓+3H2S↑

3Ag2S+2Al+6H2O=6Ag+2Al（OH）3↓+3H2S↑

27.Zn、Cu/Na2ZnO2溶液，

在Na2ZnO2溶液中有过量锌粉存在的情况下，放入铜片，则组成铜锌原电池。

在铜片上就均匀地镀上一层银白色的锌，酷似银片。

锌作为原电池的负极，电极反应为：

Zn-2e-==Zn2+

（Zn2+离子可能少量参与溶液中的反应，但太复杂写不出来，所以负极反应只能这样写）

铜作为原电池的正极，电极反应为：

（正极反应有两个）

2H++2e-==H2

Zn2++2e-==Zn

注释：

Zn+2NaOH=Na2ZnO2+H2↑

Na2ZnO2+Cu=加热=Na2CuO2+Zn↓

28.钢铁在潮湿的空气中发生吸氧腐蚀

O2+2H2O+4e-=4OH-

2Fe-4e-=2Fe2+

2Fe+O2+2H2O=2Fe（OH）2