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谈谈原电池电极反应式的书写



  (1)负极:一般来说,较活泼的金属失去电子,为原电池的负极,这时负极材料本身被氧化,其电极反应式有两种情况:①负极金属失去电子后生成的金属阳离子不与电解质溶液的成分反应,此时的电极反应式可表示为:M-ne

  =Mn+;②负极金属失去电子后生成的金属阳离子与电解质溶液的成分反应,此时的电极反应要将金属失去电子后的反应、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 + SO42-- 2e-= PbSO4。还有一种情况是负极材料本身不反应,如燃料电池,在书写负极反应式时,要将燃料失电子的反应极其产物与电解质溶液中的反应叠加在一起书写,如: H2-O2(KOH溶液)电池的负极反应为:H2+ 2OH--2e-=2H2O。

  (2)正极:先判断在正极发生反应的物质,其电极反应式有两种情况:①当负极材料与电解质溶液能发生自发的化学反应时,在正极上发生电极反应的物质是电解质溶液中的某种微粒;②当负极材料与电解质溶液不能发生自发的化学反应时,在正极上发生电极反应的物质是溶解在电解质溶液中的O

  。后再根据具体情况写出正极反应式,在书写时也要考虑正极反应产物是否与电解质溶液反应的问题,若反应也要书写叠加后的反应式。

  (1)在正极上,若是电解质溶液中的某种离子被还原,无论该离子是强电解质提供的,还是弱电解质提供的,一律写成离子符号;而在原电池反应式中,要遵循离子方程式的书写规则,只有易溶的强电解质才用离子符号来表示。

  (2)根据金属的活泼性判断原电池的正负极不是绝对的,还要看电解质溶液,如镁片和铝片插入氢氧化钠溶液中组成的原电池虽然镁比铝活泼,但由于铝和氢氧化钠溶液反应失去电子被氧化,6up因而铝是负极,此时的电极反应为:

  再如,将铜片和铝片同时插入浓硝酸中组成原电池时,由于铝在浓硝酸中发生了钝化,铜却失去电子是原电池的负极被氧化,此时的电极反应为:

  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-氧燃料电池就分酸式和碱式两种,在酸性溶液中的电极反应:

  出现,同样在酸性溶液中,也不能出现OH-。由于CH4、CH3OH等燃料电池在碱性溶液中,碳元素是以CO32-离子形式存在的,故不是放出CO2。

  在同一个原电池中,负极失去电子的总数一定等于正极得到电子的总数,所以在书写电极反应式时,要注意电荷守恒。这样可避免在有关计算时产生错误或误差,也可避免由电极反应式写总反应方程式或由总方程式改写电极反应式时所带来的失误。

  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。而两个电极相加即得总的反应方程式。所以对于一个陌生的原电池,只要知道总的反应方程式和其中的一个电极反应式,就可写出另一个电极反应式。

  CH3OH和O2在KOH溶液中组成燃料电池,该电池的负极反应式为_____。

  第一步:找氧化还原反应中的对应关系:氧化剂——还原产物;还原剂——氧化产物,在负极反应。即:负极:CH3OH(还原剂)→CO32-(氧化产物)

  第三步:依据电荷原理配平以上电极反应式,缺少的物质从反应介质中寻找。因为该电池为碱性电池,而且左右相差8 mol负电荷,所以应该在左边添加8 mol

  若将KOH的碱性反应环境变为酸性环境,则该电池的负极反应式为_____。

  可用于电动汽车的铝-空气燃料电池,通常以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液,铝合金为负极,空气电极为正极。下列说法正确的是

  解析:电解质溶液显碱性或中性,该燃料电极的正极发生反应为:O2+2H2O + 4e-= 4OH-,A对;铝作负极,负极反应应该是铝失去电子变为铝离子,在氢氧化钠的溶液中铝离子继续与过量的碱反应生成偏铝酸根,因此负极反应为:Al + 4OH--3e-=AlO2-+ 2H2O,故B错; 该电池在碱性条件下消耗了碱,反应式为4Al + 3O2+ 4OH-= 4AlO2-+ 2H2O,溶液PH降低,因此C错;电池工作时,电子从负极出来经过外电路流到正极,又称D错。

  据报道,摩托罗拉公司的一种以甲醇为原料,以KOH为电解质的用于手机的可充电的高效燃料电池,充一次电可持续使用一个月。

  (1)放电时,正极是O2得电子,但溶液是碱性的,电极反应式是:O2+ 4e-+2H2O ===4OH-。充电时,原电池的负极与电源的负极相连接,让发生了氧化反应的原电池的负极被还原,阴极发生的是得电子的还原反应,即CO32-+ 6e-+ 6H2O ===CH3OH + 8OH-。

  CO3为电解质时,电极反应中只有CO32-参与反应或作为产物,没有H+、OH-。

  市场上经常见到的标记为Li—ion的电池称为“锂离子电池”。它的负极材料是金属锂和碳的复合材料(碳作为金属锂的载体),电解质为一种能传导Li+的高分子材料。这种锂离子电池的电池反应为:

  解析:A项Li从零价升至正价,失去电子,作为负极,故正确;B项反应逆向进行时。反应物只有一种,故化合价既有升,又有降,所以既发生氧化反应又发生还原反应,故正确;C项由于Li可以与水反应,故电解质应为非水材料正确;D项原电池中阳离子应迁移至正极失电子,故错误。

  (2011浙江高考)将NaCl溶液滴在一块光亮清洁的铁板表面上,一段时间后发现液滴覆盖的圆周中心区(a)已被腐蚀而变暗,在液滴外沿形成棕色铁锈环(b),如图所示。导致该现象的主要原因是液滴之下氧气含量比边缘少。下列说法正确的是

  .液滴边缘是正极区,发生的电极反应为:O2+ 2H2O + 4e-===4OH-C

  .液滴下的Fe因发生还原反应而被腐蚀,生成的Fe2+由a区向b区迁移,与b区的OH-形成Fe(OH)2,进一步氧化、脱水形成铁锈D

  .若改用嵌有一铜螺丝钉的铁板,在铜铁接触处滴加NaCl溶液,则负极发生的电极反应为:Cu-2e-===Cu2+

  液滴边缘O2多,在碳粒上发生正极反应O2+ 2H2O + 4e-===4OH-。液滴下的Fe发生负极反应,Fe-2e-=== Fe2+,为腐蚀区(a)。A选项错误,Cl-由b区向a区迁移;B选项正确;C选项错误,液滴下的Fe因发生氧化反应而被腐蚀;D选项错误,Cu更稳定,作正极,反应为O

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