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原电池中电极反应式的书写

时间:2009-11-02 11:23 来源:互联网 作者:转载 点击:

  原电池中电极反应式的书写   电化学学习中电极反应式的书写成为学生学习这部分知识的拦路虎,掌握电极反应式的书写规律和技巧是

  原电池中电极反应式的书写
 
  电化学学习中电极反应式的书写成为学生学习这部分知识的拦路虎,掌握电极反应式的书写规律和技巧是学好电化学的前提。笔者结合多年的教学经验和对近些年高考原题的研究,对电极反应式的书写归纳如下。

  一、原电池电极反应式的书写

  (一)原则:

  负极:失电子,发生氧化反应(一般是负极本身失电子)

  正极:得电子,发生还原反应(一般是溶液中阳离子在正极上得电子,但也可能是O2在正极上得电子(吸氧腐蚀),或正极本身得电子)

  总反应式(电池反应)=正极反应式 负极反应式

  对于可逆电池,一定要看清楚充电、放电的方向。放电的过程应用原电池原理,充电的过程应用电解池原理。

  (二)具体分类判断

  1.第一类原电池:①两个活泼性不同的电极(金属与金属、金属与石墨碳棒、金属与难溶金属氧化物);②电解质溶液,至少要能与一个电极发生有电子转移的氧化还原反应,一般是置换反应;③两电极插入电解质溶液中且用导线连接。

  方法:先找出两极相对活泼性,相对活泼的金属作负极,负极失去电子发生氧化反应,形成阳离子进入溶液;较不活泼的金属作正极,溶液中原有的阳离子按氧化性强弱顺序在正极上得到电子还原反应,析出金属或氢气,正极材料不参与反应。如:MgAlHCl溶液构成的原电池中,负极为Mg。但MgAlNaOH溶液构成的原电池中,负极为Al(Mg与NaOH溶液不反应,Al是两性金属,可以与NaOH溶液反应)。再分析进入溶液的微粒能否在电解质环境中存在(得失电子不能同时在同极上发生),不能存在时应考虑其与电解质之间的后续反应。

  如:Mg、Al在碱性环境中构成的原电池

  解析:在碱性环境中Al比Mg活泼,其反实质为Al与碱溶液的反应:2Al 2OH- 6H2O=2AlO2- 3H2 4H2O

  负极:2Al-6e- 8OH-=2AlO2- 4H2O

  正极:6H2O 6e-=3H2 6OH-

  注意:Al-3e-=Al3 ,此时Al3 在碱性环境不能稳定存在,会与OH-(过量)结合转化为AlO2-

  2.第二类原电池:①两个活动性不同的电极;②任何电解质溶液(酸、碱、盐皆可);③形成回路。这类原电池的特点是电极与电解质溶液不发生置换反应,电解质溶液只起导电作用。正极一般是吸氧腐蚀的电极反应式:O2+2H2O+4e-=4OH-。微电池(即若干微小的原电池)为不正规的原电池。合金或不纯的金属在潮湿空气中就能形成微电池。电化学腐蚀即微电池腐蚀,依然是原电池原理。一般原电池和微电池的区别在于前者中两个电极不直接接触,故前者电流是在导线中流动,而后者电流是在金属体内部流过。微电池腐蚀分为析氢腐蚀(发生在酸性较强的溶液里,正极上H 被还原)和吸氧腐蚀(发生在中性、碱性或极弱酸性溶液里,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,一般的燃料电池大多是可燃性物质(主要是可燃性气体)与氧气及电解质溶液共同组成的原电池,虽然可燃性物质与氧气在不同的电极反应,但其总反应方程式是可燃物在氧气中燃烧。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,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。由于在反应中氧气由0价变为-2价,所以肯定是O2得电子,即O2作氧化剂是正极,即可写出正极的电极反应式:O2 4e 2H2O=4OH_①(该反应式为常见的绝大多数燃料电池的正极反应式)。若此时电解质溶液为酸性,则反应过程可以理解为:正极上首先发生:O2 4e-=2O2-由于在酸性环境中大量存在H 故O2-会与H 结合成H20,故正极反应式应为:O2 4e-+4H =2H2O②若电解质为中性或碱性时,则正极反应式就只是①。此时负极反应式就可由总电极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)。(责任编辑:www.360gaokao.com)

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