各类原电池与电极反应式汇总
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:
+2+
Zn+2H=Zn+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+2H2SO4 2PbSO4+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1mol SO42-、4 mol H+
或利用总-负极得到正极反应式。
[练习]书写Li+FePO4 LiFePO4 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
放 充 放 充 2
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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
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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 – 2 e- = Mg2+;正极:2H+ + 2 e- = 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-。
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各类原电池与电极反应式汇总
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