电极反应式与总反应式得书写规范
关于高中化学得电化学部分一直就是高中化学内容中重要得基本概念与基础理论之一,特别就是电极反应式与总反应式得书写问题。虽说现行新课程对这部分得要求不高,但就是,这部分得内容一直就是高考与竞赛得要点与难点。再加上现行教材中对这部分得内容书写也不就是很规范,这样更加加大了教师与学生教与学得难度。本文旨在唤起广大师生得共识,力求规范与准确书写电极反应式与总反应式。
一、电极反应式与总反应式得一般概念
电极反应式就是指在电化学反应中,原电池放电时得正、负极(或电解池电解时得阴、阳极)发生得还原、氧化反应得失电子得离子反应式(包括极区溶液中得微粒参加得反应在内)。其实质均就是将氧化还原反应分割成氧化与还原两个半反应得反应式,并且伴随着电子得得失与转移。
总反应式则有两个层次得含义。广义得总反应式就是指原电池放电(或电解池电解)时装置中所发生得所有相关化学变化并反映各物质之间得化学计量关系得总反应式(既包括两极反应又包括两极反应得产物在溶液中得相关反应)。而狭义得总反应式仅就是指两电极反应式之与,不包括两极得电极反应产物在溶液中相遇或混匀溶液时发生得反应。
例如:普通得锌锰干电池得电极反应式与总反应式如下: 正极:2NH4+ + 2e + 2MnO2 = 2NH3 + Mn2O3 + H2O
(包括极区反应H2+2MnO2=Mn2O3+H2O,教材此处已在试用版得基础
上得到修正)
负极:Zn 2e = Zn2+
该电池总反应式为(狭义):Zn + 2NH4+ + 2MnO2 = Zn2+ + 2NH3 + Mn2O3 + H2O(一般常用此式表示)
若还包括两极各自产物Zn2+与NH3在溶液中得络合反应{ Zn2+ + 4NH3 = [Zn(NH3)4]2+},则该电池反应得总反应式(广义)即为:2Zn + 4NH4+ + 4MnO2 = Zn2+ +[Zn(NH3)4]2+ + 2Mn2O3 +2 H2O。 二、电极反应式与总反应式得书写规则 1、电极反应式得书写规则
(1)原电池放电时得正、负极(或电解池电解时得阴、阳极)得电极反应式中各微粒得化学式均严格按照离子方程式得书写规则进行书写(即除了易溶且易电离得物质才可拆成离子形式,其它物质一律只写成化学式)。
(2)电极反应式不仅写出被氧化与被还原得物质及其产物外,还须包括该极区周围电解质溶液中参加了离子反应得微粒在内。(注意:由于盐类得水解程度一般很小,因此可不考虑某些离子得水解反应)
(3)原电池放电时得正、负极(或电解池电解时得阴、阳极)得电极反应式都应满足氧化还原反应得电子得失守衡。 例1:氢氧燃料电池
(1)在KOH溶液得强碱性介质中
负极: 2H2 4e + 4OH = 4H2O ↑ ↑
(被氧化物质) (负极区溶液中得OH 与氧化产物H+反应) 正极: O2 + 4e + 2H2O = 4OH ↑ ↑
(被还原物质) (正极区溶液中得H2O与还原产物反应) (2)在盐酸得强酸性介质中
负极: 2H2 4e = 4H+
正极: O2 + 4e + 4H+ = 2H2O ↑ ↑
(被还原物质) (正极区溶液中得H+与还原产物反应) 例2:用惰性电极电解 (1)Na2SO4溶液:
阳极:2H2O 4e = 4H+ + O2↑ (导致阳极区周围溶液呈酸性)
阴极:4H2O + 4e = 2H2↑ + 4OH (导致阴极区周围溶液呈碱性)
(当溶液中阳极产物H+与阴极产物OH在溶液中相遇发生反应H+ + OH = H2O,最终溶液呈中性) (2)H2SO4溶液:
阳极:2H2O 4e = 4H+ + O2↑ 阴极:4H+ + 4e = 2H2↑
2、总反应式得书写规则
(1)将原电池放电时得正、负两极(或电解时得阴、阳两极)得电极反应式相加所得得与即为总反应式(这里系指狭义得总反应式)。
(2)电解质溶液中来自两极得电极反应所分别产生得离子,在溶液中相向迁移,相遇并相互发生得离子反应,可单独书写离子方程式,当然也可写入总反应式而得到广义得总反应式(由于这些离子反应得化学计量数关系与电极反应式就是一致得)。
上述例1得电池总反应式均为:2H2 + O2 = 2H2O; 而例2得广义总反应式均为:2H2O 2H2↑ + O2↑
(3)以上所得得总反应式一般为离子方程式,也可改写成对应得化学方程式。 三、教材中相关内容得规范书写 1、铅蓄电池: (1)放电时:
负极:Pb 2e + SO42 = PbSO4 ↑ ↑
(被氧化物质) (负极区溶液中得SO42与氧化产物Pb2+反应)
正极:PbO2 + 2e + 4H+ + SO42 = PbSO4 + 2H2O ↑ ↖ ↗
(被还原物质) (正极区溶液中得H+、SO42与还原产物反应)
(2)充电时:
阳极:PbSO4 + 2H2O 2e = PbO2 + 4H+ + SO42 阴极:PbSO4 + 2e = Pb + SO42
总反应式为:Pb + PbO2 + 2H2SO4 2PbSO4 + 2H2O 2、电解饱与食盐水:
阳极:2Cl 2e = Cl2↑
阴极:2H2O + 2e = H2↑ + 2OH(导致阴极区周围溶液呈碱性。此处教材里书写不规范)
总离子反应式:2Cl + 2H2O Cl2↑ + H2↑+ 2OH 总化学方程式为:2NaCl + 2H2O Cl2↑ + H2↑+ 2NaOH 四、下列实例,以作规范参考与对照比较
例1:将用导线相连得表面已经过活化得铂电极插入KOH溶液中,然后向两极分别通入CH3OH与O2,构成甲醇燃料电池。该电池得电极反应式与总反应式分别为:
负极:2CH3OH 12e + 16OH = 2CO32 + 12H2O 正极:3O2 + 12e + 6H2O = 12OH
电池总反应式为:2CH3OH + 3O2 + 4OH = 2CO32 + 6H2O 例2:用电化学方法制备KIO3得原理就是:以石墨电极为阳极,不锈钢电极为阴极,用KI溶液(加入少量K2Cr2O7)为电解质溶液,在一定电流强度与温度下进行电解,其电解总反应式为:
KI + 3H2O KIO3+3H2↑。其两极反应式为:
阴极:6H2O + 6e = 3H2↑ + 6OH 阳极:I + 3H2O 6e = IO3 + 6H+
例3:银器皿日久表面逐渐变为黑色,这就是由于生成了Ag2S,有人设计用原电池原理除去银器表面黑色,让其重放光彩。其处理方法就是:将一定浓度得食盐溶液放入一铝制容器中,再将变黑得银器浸入溶液中,放置一段时间后,黑色会逐渐褪去而银却不会损失。该原电池中:
负极:2Al 6e = 2Al3+
正极:3Ag2S + 6e = 6Ag + 3S2
该电池总反应式(广义)为:2Al + 3Ag2S + 6H2O = 2Al(OH)3 ↓+ 3H2S↑+ 6Ag(包括正、负极产物Al3+与S2在溶液中得双水解反应:2Al3+ + 3S2 + 6H2O = 2Al(OH)3 ↓+ 3H2S↑在内)
五、电极反应式与总反应式得书写规范得必要性
作为一门基础科学得教材,首先要注重规范。虽然教材在原有得基础上也在逐渐修正,但还须及时与加强。其次,教师在教学过程中更要力求化学用语得规范化书写,要讲清概念、定义、原理得内涵与外延,并加强巩固与训练,提高学生书面语言得准确性、规范性,让学生养成认真严谨得科学态度,减少学生因文字与化学用语表达不具体、不规范等非智力因素而造成不必要得失误
电极反应式和总反应式的书写规范
