各类原电池与电极反应式汇总复习进程.docx

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各类原电池与电极反应式汇总复习进程

原电池中电极反应式的书写

电极反应式的书写一直以来都是学生学习的一大难点，如何正确书写原电池的电极反应式呢？

现总结如下：

在书写电极反应式之前，必须先了解原电池的类型，大致分为三种：

（1）负极参与反应，而正极不参与反应，如常见的铜锌原电池；

（2）负极、正极均参与反应，如可充电电池铅蓄电池在放电时的过程；

（3）负极、正极均不参加反应，如燃料电池。

在书写时首先要判断属于何种

类型的电池。

一般第一种原电池负极为较活泼金属，正极为较不活泼金属（注意结合电解质溶液）或石墨，负极和电解质溶液能发生自发的氧化还原反应。

例：

铜锌原电池，应先书写自发的氧化还原反应，即总化学方程式电池反应：

Zn+2H+=Zn2++H2↑；然后利用负极发生氧化反应，正极发生还原反应：

负极：

Zn-Ze-=Zn2+正极：

2H++2e-=H2↑

再对于较复杂的镁铝氢氧化钠溶液组成的电池。

写出总离子方程式：

2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑

首先看负极部分：

2Al-6e-→2AlO2-，可看作Al-3e-=Al3+；Al3+再与OH-反应生成AlO2-，即Al3++4OH-=AlO2-+2H2O，

故综合可得负极反应式为：

2Al-6e-+8OH-=2AlO2-+4H2O

再由总式-负极反应式得出正极反应式:

6H2O+6e-=6OH-+3H2↑

[练习]书写Cu、Fe与浓HNO3形成原电池的总反应及电极反应式。

答：

总:

Cu+4H++2NO3-=Cu2++2NO2↑+2H2O

负极:

Cu-2e-=Cu2+正极:

4H++2NO3-+3e-=2NO2↑+2H2O

对于第二种题型可充电电池一般题目会直接告诉总化学方程式,首先明确放电时是原电池,再利用负极发生氧化反应,正极发生还原反应,列出正、负极发生的反应物及产物，然后利用电荷守恒、原子守恒，补充与电解质有关的离子或者物质，写出负极和正极反应方程式。

例：

Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O

先写出Pb-2e-→PbSO4；PbO2+2e-→PbSO4

根据原子守恒得负极左边加1molSO42-；正极左边加入1molSO42-、4molH+或利用总-负极得到正极反应式。

[练习]书写Li+FePO4LiFePO4原电池的电极反应式

负极：

Li+e-=Li+正极：

FePO4+e-+Li+=LiFePO4

综合可得对于第二种类型先分析简单的一极，再用总方程式-简单一极的电极反应式。

对于第三种类型，是历来高考中的热点话题，一般先书写可燃物燃烧的化学方程式，再看燃料产物能否与电解质溶液反应。

进而写出总电池反应，然后根据负极为可燃物；正极为助燃性物质，常为O2。

而对于正极因常是O2，故正极反应式较固定，只会因电解质溶液不同而有所不同。

例如在酸性溶液中正极则O2+4H++4e-=2H2O；在碱性溶液中（或中性）O2+2H2O+4e-=4OH-。

若遇熔融的固体电解质，则正极为O2+4e-=2O2-，相对而言负极较复杂，故一般将电池反应-正极反应式，得负极反应式。

在分析中注重正、负极得失电子守恒。

例：

氢氧燃料电池在酸性，碱性溶液中的电极反应式。

酸性溶液中，总电池反应：

2H2+O2=2H2O

正极为：

O2+4H++4e-=2H2O故负极为：

2H2-4e-=4H+

碱性溶液中，总电池反应：

2H2+O2=2H2O

正极为：

O2+2H2O+4e-=4OH-故负极为：

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

[练习]书写甲醇燃料电池，以KOH为电解质溶液的电极反应：

2CH3OH+3O2=2CO2+4H2OCO2+2KON=K2CO3+H2O

故总电池反应为：

2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O

正极：

3O2+2H2O+4e-=4OH结合题意得正极：

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

则负极为：

2CH3OH-12e-+16OH-=2CO32-+12H2O

由上综合可得：

对于燃料电池，先写总电池反应，然后结合电解质溶液，写正极反应式，最后得负极反应式。

综上所述，解题时应先判断原电池属于何种类型，然后根据不同类型选择不同的书写方式。

原电池中电极反应式的书写突破

原电池知识是高考中的考查热点，纵观历年的高考关于原电池的试题，不管题目所涉及的电池如何新颖，最终考查的重点总是落在原电池的几个重要概念上。

例如：

正、负极的判断；电极反应的书写及判断；电解质中离子的移动方向；电极产物与转移电子数量之间的关系等等。

在这些概念中，学生最难弄清的是电极反应的书写，总是感到无从下手。

笔者结合自己的教学经验并参考他人的一些做法，试图从“一原则、四类型”来突破这一难点。

下面就是我在原电池电极反应书写教学中的实践总结：

一原则：

负极：

失电子，发生氧化反应正极：

得电子，发生还原反应

总反应式（电池反应）=正极反应式+负极反应式

【书写过程归纳】

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）。

巧用水，配个数（通常介质为水溶液，可选用水配平质量守恒）

四类型：

1、简单原电池

把电极材料直接与电解质溶液发生氧化还原反应的原电池称为简单原电池（所以简单原电池又可称为电极与电解质反应型）。

这类原电池的优点在于：

①便于书写原电池的总反应，因为总反应就是电极与电解质发生的自发的氧化还原反应；②便于判断电极，如果只有一个电极与电解质溶液反应，那么这个电极就是负极；如果两个电极都反应，那么较活泼的一极为负极。

简单原电池的电极反应书写可采用先写电池总反应，然后直接写出电极反应,较难的则可用减法的办法来写出。

实例分析：

例1、Mg—Al—HCl溶液构成的原电池

解析：

Mg和Al都能与盐酸反应，但Mg比Al要活泼,所以Mg作负极,电池的总反应就是Mg+2H+=Mg2++H2↑，根据原则氧化反应发生在负极，还原反应发生在正极可写出电极反应，负极：

Mg–2e-=Mg2+；正极：

2H++2e-=H2↑

例2、Mg—Al—NaOH溶液构成的原电池

解析：

由于Mg、Al中只有Al能与NaOH溶液反应，所以Al作负极。

电池的总反应为：

2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑。

接下来可直接写出负极反应,方法为：

第①步：

找物质、标得失（写负极反应要找到还原剂和氧化产物，正极反应就相反，并计算电子的得失数目）；2Al—6e-=2AlO2-

第②步：

找离子、平电荷（根据电池反应所发生的环境以及同时考虑相应的离子反应，找到适当的离子使左右两边电荷守恒，一般是H+或OH-）；据第①步可看出右边有8个负电荷，环境是碱性条件，所以在左边要加上8个OH-。

2Al+8OH-—6e-=2AlO2-

第③步：

巧用水、平氢氧（最后用水分子配平氢氧原子）

2Al+8OH-—6e-=2AlO2-+4H2O

至于正极反应可用减法求得。

2、铁的吸氧腐蚀型

这类原电池的特征是看起来好像根本构不成原电池，它没有可直接看得到的自发的氧化还原反应。

该原电池的电解质溶液只起导电的作用，它并不与电极反应，起氧化剂作用的是空气中的氧气。

所以这类原电池的电极反应相对来说较简单：

负极是被腐蚀的金属失电子变成金属阳离子，正极上是氧气被还原：

O2＋2H2O＋4e-＝4OH－

3、燃料电池

燃料电池的电极反应（主要是负极的电极方程式）是一个难点。

我们知道，燃料电池大多是可燃性物质与氧气及电解质溶液共同组成的，虽然可燃性物质与氧气在不同的电极反应，但其总反应方程式其实是可燃物在氧气中燃烧的反应方程式。

由于涉及电解质溶液，所以燃烧产物可能还要与电解质溶液反应，如果燃烧产物与电解质溶液反应，则应再写出燃烧产物与电解质溶液反应的方程式，从而得到总反应方程式。

燃料电池的正极一般是O2被还原，所以正极反应比较简单，根据电解质的情况，正极反应通常有以下三种：

①电解质溶液为中性或碱性时：

O2+4e-+2H2O=4OH_；

②电解质溶液为酸性时：

O2+4e-＋4H+＝2H2O；

③固态或熔融状态并能传导O2-的电解质：

O2+4e-=2O2-

此时负极反应式就可由电池总反应方程式减去正极的电极方程式得到（注意要将方程式中的氧气抵消掉）。

此外我们也可以采用第一种类型例2的方法来直接写出燃料电池的负极反应式。

例如由甲醇和氧气以及强碱作电解质溶液的新型手机电池的负极反应的书写。

分析：

甲醇燃烧后的产物中有CO2，CO2会与电解质溶液中的OH-反应变成CO32-，所以第①步中甲醇的氧化产物为CO32-，相应写出CH3OH—6e-=CO32-；第②步考虑到在强碱性电解质溶液中，用OH-来平电荷，则CH3OH+8OH-—6e-=CO32-；第③步观察到左边有12个H，要在右边补上6个H2O，即：

CH3OH+8OH-—6e-=CO32-+6H2O

如果上述原电池改成酸性电解质，则可按照上述方法相应的写出负极反应为：

CH3OH+H2O—6e-=CO2+6H+

高中常见的原电池电极反应式的书写训练

一次电池

1、伏打电池：

（负极—Zn、正极—Cu、电解液—H2SO4）

负极：

正极：

总反应方程式（离子方程式）

2、铁碳电池：

（负极—Fe、正极—C、电解液H2CO3弱酸性）

负极：

正极：

总反应方程式（离子方程式）

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2Fe+O2+2H2O==2Fe（OH）2（吸氧腐蚀）4Fe（OH）2+O2+2H2O==4Fe（OH）32Fe（OH）3==Fe2O3+3H2O（铁锈的生成过程）

4.铝镍电池：

（负极—Al，正极—Ni，电解液——NaCl溶液）

负极：

正极：

总反应化学方程式：

4Al+3O2+6H2O==4Al（OH）3（海洋灯标电池）

5、普通锌锰干电池：

（负极——Zn，正极——碳棒，电解液——NH4Cl糊状物）

负极：

正极：

总反应化学方程式：

Zn+2NH4Cl+2MnO2=ZnCl2+Mn2O3+2NH3+H2O

6、碱性锌锰干电池：

（负极——Zn，正极——碳棒，电解液KOH糊状物）

负极：

正极：

总反应化学方程式：

Zn+2MnO2+2H2O==Zn（OH）2+MnO（OH）

7、镁铝电池：

（负极－－Al，正极－－Mg，电解液KOH）

负极（Al）：

正极（Mg）：

总反应化学方程式：

8、高铁电池（负极－－Zn，正极－－碳，电解液KOH和K2FeO4）

正极：

负极：

总反应化学方程式：

3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn（OH）2+2Fe（OH）3+4KOH

9、镁/H2O2酸性燃料电池

正极：

负极：

总反应化学方程式：

Mg+H2SO4+H2O2=MgSO4+2H2O

10、银锌电池：

（负极—Zn、正极--Ag2O、电解液NaOH）

负极：

正极：

化学方程式Zn+Ag2O+H2O==Zn（OH）2+2Ag

11、铝–空气–海水（负极--铝、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）

二次电池（又叫蓄电池或充电电池）

1、铅蓄电池：

（负极—Pb正极—PbO2电解液—浓硫酸）

放电时负极：

正极：

充电时阴极：

阳极：

总化学方程式

2、镍--镉电池（负极--Cd、正极—NiOOH、电解质溶液为KOH溶液）

放电时负极：

正极：

充电时阴极：

阳极：

总化学方程式Cd+2NiOOH+2H2O

Cd（OH）2+2Ni（OH）2

3、锂电池二型（负极LiC6、正极含锂的二氧化钴LiCoO2、充电时LiCoO2中Li被氧化，

Li+还原以Li原子形式嵌入电池负极材料碳C6中，以LiC6表示）

放电时负极:

LiC6–xe-＝Li（1-x）C6+xLi+（氧化反应）

正极：

Li（1-x）CoO2+xe-+xLi+==LiCoO2（还原反应）

充电时阴极：

Li（1-x）C6+xLi++xe-＝LiC6（还原反应）

阳极：

LiCoO2–xe-＝Li（1-x）CoO2+xLi+（氧化反应）

总反应方程式Li（1-x）CoO2+LiC6

LiCoO2+Li（1-x）C6

燃料电池

:

一、氢氧燃料电池：

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。

氢氧燃料电池一般是以惰性金属铂（Pt）或石墨做电极材料，负极通入H2，正极通入O2，总反应为：

2H2+O2===2H2O电极反应特别要注意电解质，有下列三种情况：

1、电解质是KOH溶液（碱性电解质）

负极：

正极：

总反应方程式

2、电解质是H2SO4溶液（酸性电解质）

负极：

正极：

总反应方程式 

3、电解质是NaCl溶液（中性电解质） 

  负极：

正极：

总反应方程式 

说明1、碱性溶液反应物、生成物中均无H+2、.水溶液中不能出现O2-

3、中性溶液反应物中无H+和OH-—4、酸性溶液反应物、生成物中均无OH-

二、甲醇燃料电池 

1．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

2.酸性电解质（铂为两极、电解液H2SO4溶液）

正极：

负极：

总反应式

三、CO燃料电池（总反应方程式均为：

2CO＋O2＝2CO2）

1、熔融盐（铂为两极、Li2CO3和Na2CO3的熔融盐作电解质，CO为负极燃气，

空气与CO2的混合气为正极助燃气）

正极：

负极：

2、酸性电解质（铂为两极、电解液H2SO4溶液）

正极：

负极：

四、肼燃料电池（铂为两极、电解液KOH溶液）

正极：

负极：

总反应方程式N2H4+O2===N2+2H2O

五、丙烷燃料电池（铂为两极、正极通入O2和CO2、负极通入丙烷、电解液有三种）

1、电解质是熔融碳酸盐（K2CO3或Na2CO3）

正极：

负极：

总反应方程式

2、酸性电解质（电解液H2SO4溶液）

正极：

负极：

总反应方程式

3、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

六、非水电池

1、氢氧电池：

一极为H2，另一极为空气与CO2的混合气，电解质为熔融K2CO3（盐）

负极：

正极：

总反应方程式 

2、CO电池（一极为CO，另一极为空气与CO2的混合气，Li2CO3和Na2CO3的熔融盐作电解质）正极：

负极：

3、一次性锂电池：

（负极－－金属锂，正极－－石墨，电解液：

LiAlCl4－SOCl2）

负极：

正极：

总反应化学方程式8Li＋3SOCl2===Li2SO3＋6LiCl＋2S

4、Li-Al/FeS电池（一级是Li-Al合金，一极是粘有FeS的石墨，电解质是Li2CO3熔融盐）

正极：

负极：

总反应方程式：

2Li+FeS=Li2S+Fe

5、镁电池（一极是Mg，一极是粘有Mo3S4的石墨，电解质是MgSO4熔融盐）

正极：

负极：

总反应方程式：

xMg＋Mo3S4=MgxMo3S4

6、新型燃料电池（一极通入空气，另一极通入丁烷气体；电解质是掺杂氧化钇（Y2O3）的氧化锆（ZrO2）晶体）

正极：

负极：

总反应方程式：

7、固体酸燃料电池（一极通入空气，另一极通入H2；电解质是CsHSO4固体传递H+）

负极：

正极：

总反应方程式 

常见的原电池电极反应式的书写训练参考答案

一次电池

1、伏打电池：

（负极—Zn、正极—Cu、电解液—H2SO4）

负极：

Zn–2e-==Zn2+（氧化反应）正极：

2H++2e-==H2↑（还原反应）

2、铁碳电池：

（负极—Fe、正极—C、电解液H2CO3弱酸性）

负极：

Fe–2e-==Fe2+（氧化反应）正极：

2H++2e-==H2↑（还原反应）

3、铁碳电池：

（负极—Fe、正极—C、电解液中性或碱性）

负极：

2Fe–4e-==2Fe2+（氧化反应）正极：

O2+2H2O+4e-==4

（还原反应）

4.铝镍电池：

负极：

4Al–12e－==4Al3+正极：

3O2+6H2O+12e－==12

5、普通锌锰干电池：

负极：

Zn–2e－==Zn2+正极：

2MnO2+2NH4++2e－==Mn2O3+2NH3+H2O

6、碱性锌锰干电池：

负极：

Zn+2OH–2e－==Zn（OH）2正极：

2MnO2+2H2O+2e－==2MnO（OH）+2OH－

7、镁铝电池：

负极（Al）：

2Al+8OH－＋6e－＝2AlO2－+4H2O正极（Mg）：

6H2O+6e－＝3H2↑+6OH–

8、高铁电池

正极：

2FeO42-+8H2O+6e－==2Fe（OH）3+4OH–负极：

3Zn+6OH–6e－==3Zn（OH）2

9、镁/H2O2酸性燃料电池正极：

2H++H2O2=2H2O负极：

Mg–2e－==Mg2+

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

负极：

4Al－12e－==4Al3+（氧化反应）正极：

3O2+6H2O+12e－==12OH－（还原反应）

11、镁---铝电池（负极--Al、正极--Mg电解液KOH）

负极（Al）：

2Al+8OH–-6e-＝2AlO2–+4H2O（氧化反应）

正极（Mg）：

6H2O+6e-＝3H2↑+6OH–（还原反应）

二次电池

1、铅蓄电池：

（负极—Pb正极—PbO2电解液—浓硫酸）

放电时负极：

Pb－2e－＋SO42－=PbSO4（氧化反应）

正极：

PbO2＋2e－＋4H＋＋SO42－=PbSO4＋2H2O（还原反应）

充电时阴极：

PbSO4+2H+＋2e-==Pb+H2SO4（还原反应）

阳极：

PbSO4+2H2O－2e-==PbO2+H2SO4+2H+（氧化反应）

2、镍--镉电池（负极--Cd、正极—NiOOH、电解质溶液为KOH溶液）

放电时负极：

Cd－2e—+2OH–==Cd（OH）2（氧化反应）

Ni（OH）2+Cd（OH）2

正极：

2NiOOH+2e—+2H2O==2Ni（OH）2+2OH–（还原反应）

充电时阴极：

Cd（OH）2+2e—==Cd+2OH–（还原反应）

阳极：

2Ni（OH）2－2e—+2OH–==2NiOOH+2H2O（氧化反应）

燃料电池

一、氢氧燃料电池

1、电解质是KOH溶液（碱性电解质）负极：

H2–2e-+2OH—===2H2O（氧化反应）正极：

O2+H2O+4e-===OH—（还原反应）

2、电解质是H2SO4溶液（酸性电解质）

负极：

H2–2e-===2H+（氧化反应）正极：

O2+4H++4e-===2H2O（还原反应）3、电解质是NaCl溶液（中性电解质） 

  负极：

H2–2e-===2H+（氧化反应）正极：

O2+H2O+4e-===4OH—

二、甲醇燃料电池 

1．碱性电解质（铂为两极、电解液KOH溶液）

 正极：

3O2+12e-+6H20===12OH-（还原反应）

 负极：

2CH3OH–12e-+16OH— ===2CO32-+12H2O（氧化反应）

 2.酸性电解质（铂为两极、电解液H2SO4溶液）

正极：

3O2+12e--+12H+==6H2O（还原反应）（注：

乙醇燃料电池与甲醇

负极：

2CH3OH–12e-+2H2O==12H++2CO2（氧化反应）燃料电池原理基本相）

三、CO燃料电池（总反应方程式均为：

2CO＋O2＝2CO2）

1、熔融盐

正极：

O2＋4e-＋2CO2＝2CO32--（还原反应）

负极：

2CO＋2CO32-–4e-==4CO2（氧化反应）

我们认为：

创业是一个整合的过程，它需要合作、互助。

大学生创业“独木难支”。

在知识经济时代，事业的成功来自于合作，团队精神。

创业更能培养了我们的团队精神。

我们一个集体的智慧、力量一定能够展示我们当代大学生的耐心.勇气和坚强的毅力。

能够努力克服自身的弱点，取得创业的成功。

2、酸性电解质

大学生购买力有限，即决定了要求商品能价廉物美，但更注重的还是在购买过程中对精神文化爱好的追求，满足心理需求。

正极：

O2+4e--+4H+==2H2O（还原反应）

负极：

2CO–4e-+2H2O==2CO2+4H+（氧化反应）

四、肼燃料电池（铂为两极、电解液KOH溶液）

正极：

O2+2H2O+4e-==4OH— （还原反应）

负极：

N2H4+4OH—--4e-==N2+4H2O（氧化反应）

（三）大学生购买消费DIY手工艺品的特点分析五、丙烷燃料电池（铂为两极、正极通入O2和CO2、负极通入丙烷、电解液有三种）

（1）政策优势1、电解质是熔融碳酸盐（K2CO3或Na2CO3）

据介绍，经常光顾“碧芝”的都是些希望得到世界上“独一无二”饰品的年轻人，他们在琳琅满目的货架上挑选，然后亲手串连，他们就是偏爱这种ＤＩＹ的方式，完全自助。

正极：

5O2+20e-+10CO2==10CO32-（还原反应）

价格便宜些□服务热情周到□店面装饰有个性□商品新颖多样□负极：

C3H8--20e-+10CO32-==3CO2+4H2O（氧化反应）

（四）大学生对手工艺制品消费的要求2、酸性电解质（电解液H2SO4溶液）

正极：

5O2+20e-+26H+==10H2O （还原反应）

负极：

C3H8--20e-+6H2O==3CO2+20H+（氧化反应）

3、碱性电解质（铂为两极、电解液KOH溶液）

正极：

5O2+20e-+10H2O==20OH—  （还原反应）

负极：

C3H8--20e-+26OH—  ==3CO32-+17H2O（氧化反应）

六、非水体系电池

1、氢氧燃料电池

（二）大学生对DIY手工艺品消费态度分析负极：

2H2–4e－+2CO32－===2CO2↑+2H2O正极：

O2+4e－+2CO2===2CO32—

他们的成功秘诀在于“连锁”二字