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文檔簡介
1、原電池電極反應式的書寫技巧對于原電池的初學者,電極反應式的書寫是一大難點,如何較輕松的解決這一難點,關鍵是掌握書寫電極反應式的書寫技巧。根據原電池原理可得: 負極:失電子 發生氧化反應(一般通式:M Mn+ + ne')正極:得電子 發生還原反應(一般通式:N + me' Nm')要把電極反應式準確寫出,最關鍵的是把握準總反應,我們可以通過總反應進一步寫出電極反應式,即通總反應判斷出發生氧化和還原的物質(原電池的條件之一就是自發的發生氧化還原反應),將氧化與還原反應分開,結合反應環境,便可得到兩極反應。 一、原電池電極反應式書寫技巧1、凡有金屬參與的原電池反應一般較活潑
2、金屬做負極:如:Mg Al在酸性(非氧化性酸)環境中構成原電池活潑金屬做負極 解析:在酸性環境中 Mg比Al活潑,其反應實質為 Mg的析氫蝕: . .負極:MgMg 2+2e'正極:2H+2e'h 2f總反應式:Mg+2H=M&+H4 銅鋅原電池就是這樣的原理。(2)較活潑金屬不一定做負極,要看哪種金屬自發發生反應: 如:Mg Al在堿性環境中構成的原電池,相對不活潑的Al做負極解析:在堿性環境中 Al比Mg活潑,其反實質為 Al與堿溶液的反應: ''2Al+2OH +6HO=2AlQ +3H f +4H2O 負極:2Al + 8OH ' 2Al
3、 (OH 4' +6e- 正極:6H2O+6e 3H2T +6OH注意:Al-3e '=Al3+,此時司3+在堿性環境不能穩定存在,會與 OH (過量)結合轉化 為Al (OH 4'。再如:Fe、Cu常溫下在濃H2SO、HNO溶液中構成的原電池也是如此。2、燃料電池:(1)關鍵是負極的電極反應式書寫,因為我們知道,一般的燃料電池大多是可燃性物質與 氧氣及電解質溶液共同組成的原電池,雖然可燃性物質與氧氣在不同的電極反應,但其總反應方程式應該是可燃物在氧氣中燃燒。當然由于涉及電解質溶液, 所以燃燒產物可能還要與電解質溶液反應,再寫出燃燒產物與電解質溶液反應的方程式,從而得到
4、總反應方程式。這一步對大多數學生而言沒什么難度。由于在反應中氧氣由0價變為一2價,得電子,即 Q作氧化劑是正極,接下來我們即可寫出正極的電極反應式:若此時電解質溶液為酸性,則反應過程可以理解為:正極上首先發生:O2+4er 2S 由于在酸性環境中大量存在 H故4'會與H+結合成HbO,故正極反應式應為:O2+4e + 4H+2H2O ;當然若電解質為中性或堿性時,則正極反應式就應只是O+4e+2H2O 4OH"o此時負極的反應式就可以由總電極方程式減去正極的電極方程式得到(注意此時唯一值得注意的是要將方程式中的氧氣抵消掉)。又稱為加減法書寫電極反應式:如,熔融鹽燃料電池具有高
5、的發電效率,因而受到重 視,可用Li2CO和N&CO的熔融鹽混合物作電解質,CO為陽極染氣,空氣與 CO的混合氣為陰極助燃氣,制得在650C下工作的燃料電池。 完成有關的電池反應: 陽極電池反應式:2CO+ 2CG24CQ+ 4e陰極反應式 ;總反應式解析:此題中直接書寫陰極的電極反應較困難,而總反應式的書寫比較容易,在此不妨打破常規,進行逆向思維。先寫出難度較小的總反應式,再根據題給條件的陽極電極反應式書寫陰極反應式。由于陽極氣和陰極氣反應后生成CO不和Li2CO和N&CO的熔融鹽混合物反應,所以總反應式就是 2C濟02= 2CO (2CC 2CO24CO+ 4e )就能得到
6、陰極電極反應式:Q+ 4e2+ COr CO2再如:由甲醇和氧氣以及強堿作電解質溶液的新型手機電池。解析:CHOH+A COH2Q,2-但:CO在堿性環境中不存在,會與 OH反應生成COCO+2OH=CO32-+H2O,故將、式進行疊加即為總反應:2CH!OH+3(2+4O2CQ2'+6H2O ,由于正極反應式為氧氣得電子的反應:Q+2HO+4A4OH,由于電解質溶液為堿性,所以正極的產物不再進一步反應,則負極的反應式為總反應方程式減去正極的反應式得到: 2CHOH+3O+ 4OH-3O2-6HQ-12e-2C2'+6H2O-12OHI 調整之后得: CH3O卅 8OHCO2-
7、+ 6吒。+6e二、跟蹤訓練1、我國首創以鋁一空氣一海水電池為能源的新型海水標志燈。該燈以海水為電解質溶液,靠空氣中的氧氣使鋁不斷氧化而產生電流。只要把燈放入海水中數分鐘,就會發出耀眼的白光,其能量比干電池高20 50倍,請回答:該電源負極材料是 ,正極材料可以用;正極反應: ,負極反應:2、如下圖所示,組成一個原電池.-i(1)當電解質溶液為稀硫酸時: Fe電極是(填“正”或“負”)極,其電極反應為 : 該反應是 (填"氧化”或"還原”)反應; Cu 電極是 電極,其電極反應為 ,該反應是 反應.(2)當電解質溶液為稀硝酸時: Fe電極是極,其電極反應為 ,該反應是 反應
8、. Cu電極是 極,其電極反應為 ,該反應是 反應.3、某原電池中,電解質溶液為KOH(aq),分別向負極通入 C2H4、C2H2或Al(g),分別向正極通入。2或Cl2.試完成下列問題:(1) 當分別通入C2H4和。2時: 正極反應:; 負極反應:; 電池總反應:; 溶液pH的變化:(填“增大” “減小”或“不變”,下同).(2) 當分別通入C2H2和O2時: 正極反應:; 負極反應:; 電池總反應:; 溶液pH的變化:.(3) 當分別通入 Al(g)和C12時: 正極反應:; 負極反應:; 電池總反應:; 溶液pH的變化:.參考答案:1、鋁; 石墨;2H2O+ O2+ 4e 4OH; Al
9、 Al 3+3e 飛2、 (1)負 Fer Fe"+2e氧化正 2H + + 2e H2f 還原-3+2+一 一八(2)負 Fl Fe +3e (或 Fl Fe +2e )氧化 正 4H + NO+ 3e NO f + 2H2O 還原3、 3O2+ 12e + 6H2O 12OHC2H4 + 16OH 2CO ;一 + 10H2O+12eC2H4+ 3。2 + 4OH = 2CO ; 一 + 4H2O 減小25O2 + 20e + 10H2O20OH2C2H2+ 28OH 4CO 3 + 16H2O+20e 2C2H2+ 5。2+ 8OH = 4CO 2一+ 6H2O 減小3C12+ 6e
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