原电池中电极反应式的书写技巧

来源 :吉林省教育学院学报·教研版下半月 | 被引量 : 0次 | 上传用户:atian_net
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  原电池电极反应式的书写是高中化学学习中的一个重点和难点,对初学者来说常感到无从下手,它又是高考考查的热点,历年高考卷中都有涉及。本人就这几年教学实践,谈几点有关电极反应式书写方法的体会。
  
  一、书写原则
  
  原电池中电极反应属于氧化还原反应,要遵循原子守恒、转移电子守恒及电荷守恒原则。除此之外,还要特别注意以下两点:加和性原则和共存原则。加和性原则:两电极反应式相加,消去电子后得电池总反应式。利用此原则,用电池总反应式减去已知的一电极反应式得另一电极反应方程式,或颠倒相加也可。如后面例题分析中的例4。共存原则:如碱性溶液中CO2不可能存在,也不会有H+参加反应或生成;同样在酸性溶液中,不会有OH-参加反应或生成。根据此原则,同一物质得失电子后在不同的介质环境中所存在的形式不同。(如后面例题分析中的例3)
  
  二、书写步骤
  
  (一)首先确定原电池的正、负极,常见有以下几种情况:
  1.由两极的相对活泼性确定:相对活泼性较强(针对电解质溶液而言)的金属为负极(一般地,负极材料与电解质溶液要发生反应),相对活泼性较差的金属或导电的非金属等为正极。但也要具体情况具体分析。(如例4)
  2.由电极变化情况确定:若某一电极不断溶解或质量不断减少,该电极发生氧化反应,则此电极为负极;若某一电极上有气体产生、电极的质量不断增加或不变,该电极发生还原反应,则此电极为正极。
  3.根据实验现象确定:一般可以根据电极附近指示剂(石蕊、酚酞、湿润的KI-淀粉等)的显色情况来分析推断该电极发生的是氧化反应还是还原反应,是H+还是OH-或I-等放电,从而确定正、负极。一般而言,负极失电子被氧化,应该产生阳离子或消耗阴离子,使溶液中阴离子移向的一级,其pH值一般降低。正极得电子被还原,应该是产生阴离子或消耗阳离子,是溶液中阳离子移向的一极,其pH值一般升高。例如用酚酞作指示剂,溶液变红色的那一极附近溶液的性质为碱性,是H+放电导致c(OH-)>c(H+),H+放电是还原反应,故这一极为正极。
  4.如果两极都是惰性电极(一般用于燃料电池),则可以通过定义和总反应式来分析,发生氧化反应的气体(或对应物质)所对应的一极为负极。如碱性溶液中的甲醇燃料电池,其总反应式为:2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O,CH3OH被氧化,则通入甲醇的一极为负极,通入氧气的一极为正极。
  5.如果题目给定的是图示装置,可根据电子流动方向或其它提示来分析正、负极。
  (二)电极反应式的书写
  原电池的正负极确定后,就进行电极反应式的书写,书写电极反应式时还需注意以下几点:
  1.两极电极反应式中的电子得失数目(一般)保持相等。
  2.看负极反应生成的阳离子与电解质溶液中的阴离子能否共存,若不能共存,则该电解质溶液中的阴离子也要写入负极的电极反应式中。
  3.当正极上的反应物质为O2时(吸氧腐蚀),要注意电解质溶液的性质。溶液为碱性时,电极反应式中不能出现H+;溶液为酸性时,电极反应式中不能出现OH-。
  4.知道总反应式时,可以先分析此反应中的氧化反应或还原反应(即分析有关元素的化合价变化情况),再写出其离子反应方程式;将各反应式看作数学中的代数式,用总反应式减去较易写出一极(一般为负极)的电极反应式(或颠倒加和),即得另一极的电极反应式。
  5.对于可逆电池反应,需要看清楚“充电、放电”的方向,放电过程是原电池原理,充电过程是电解池原理。
  
  二、例题分析
  
  例1.我国首创以铝-空气-海水电池作为能源的新型海水标志灯,以海水为电解质,靠空气中的氧气使铝不断被氧化而产生电流。只要把灯放入海水中数分钟,就会发出耀眼的白光。试写出电源正负极材料名称、电极反应式。
  分析:负极本身参加反应被氧化,应该为铝;氧气应得电子被还原,正极必须能导电而本身不参加反应,故应该为惰性电极。
  答案:电源负极材料为铝;电源正极材料为石墨等能导电的惰性材料。
  负极反应为:4Al-12e-=4Al3+;
  正极反应为:3O2+6H2O+12e-=12OH-。
  例2.铅蓄电池反应为:Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O。试写出放电时的电极反应式。
  解析:因为放电为原电池反应:Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O。
  其负极反应式为:Pb+SO42--2e-=PbSO4。
  其正极反应式为总式减去负极反应:
  PbO2+SO42-+4H++2e-=PbSO4+2H2O。
  例3.美国阿波罗宇宙飞船上使用的氢氧燃料电池是一种新型的化学电源。
  (1)用KOH作电解质溶液,电极反应产生的水,经冷凝后又可作为宇航员的饮用水,发生的反应为:2H2+O2=2H2O,电极反应式如何书写?
  (2)如把KOH改为稀H2SO4作电解质,则电极反应式又如何书写?
  (3)如把H2改为甲烷,KOH作电解质,则电极反应式如何书写?如果用稀H2SO4作电解质,则电极反应式如何书写?
  分析:电解质溶液为碱性时,书写电极反应式可出现OH-,但不能出现H+;同样,电解质溶液为酸性时,书写电极反应式可出现H+,但不能出现OH-,同时遵循电荷守恒和转移电子守恒。如(1)中,应为H2作负极失电子生成H+,但在KOH环境中H+不能存在,应该与OH-结合成H2O。
  故答案:⑴负极:2H2+4OH--4e-=4H2O
  正极:O2+2H2O+4e-=4OH-
  ⑵中若H2SO4作电解液,正极O2得电子后也不能得到OH-,应与H+结合成H2O。
  故答案为负极:2H2-4e-=4H+
  正极:O2+4H++4e-=2H2O
  (3)中若改为CH4,根据燃料电池特点,总反应应为CH4+2O2=CO2+2H2O;CH4应作负极被氧化,O2应得电子被还原。则负极应为CH4失去8e-生成CO2,但在KOH环境中CO2应转化成CO32-再根据电荷守恒在左边加10OH-调平,同时右边生成7H2O。
  故答案为负极:CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O
  正极:O2+2H2O+4e-=4OH-
  同样的道理可知若用稀硫酸作电解液电极反应式应为:
  负极:CH4+2H2O-8e-=CO2+8H+
  正极:O2+4H++4e-=2H2O
  例4.镁棒和铝棒用导线连接后插入NaOH溶液中形成原电池,写出电极反应式。
  解析:一般来说,原电池中活泼金属易失电子作负极。但该原电池电解液为NaOH溶液,镁虽活泼,但与NaOH溶液不反应,而铝能与NaOH溶液反应失电子产生氢气,所以负极应为铝。总反应应为:2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑正极反应不太好确定,但负极相对来说容易些,我们可以先写出负极反应式,用总反应式减去负极反应式即为正极反应式,或颠倒相加。
  负极反应式为:2Al-6e-+8OH-=2AlO2-+4H2O
  正极反应式为:2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑+2AlO2-+4H2O=2Al-6e-+8OH-
   (颠倒相加)
  6H2O+6e-=3H2↑+6OH-(正极反应式)
  例5.理论上任何一个氧化还原反应均可设计成原电池。试根据反应:Cu+2FeCl3=CuCl2+2FeCl2,设计一个原电池写出电极反应式。
  解析:设计电池:铜失电子作负极。Fe3+应在正极得电子应选碳棒等惰性电极作正极。
  负极:Cu-2e-=Cu2+
  正极:Fe3++e-=Fe2+
其他文献
目的评价股骨头缺血性坏死介入治疗的可行性,介绍与文献报道治疗方法的不同之处.方法将扩张血管、溶栓及改善微循环的药物直接注入缺血坏死股骨头的供血动脉旋股内、外动脉.
目的研究含钆造影剂在动脉血管造影和介入治疗中应用的可行性.方法 9例接受血管造影诊断及介入治疗的患者,2例有使用碘剂的禁忌证而单纯使用含钆造影剂,7例同时进行了含碘与
目的 分析和总结伴有特殊情况的左房室瓣狭窄球囊扩张术(PBMV)的临床疗效和安全性。方法 收集我院自1986年12月至2 0 0 5年1月施行的2 30 0例风湿性心脏病左房室瓣狭窄(MS)
一、重视师生情感交流,努力创造良好的师生关系,做学生的知心朋友教育的过程,是教师与学生之间一种双向情感交流的过程。情感是师生之间相互交流的纽带,它是师生感情共融、思维共
目的探讨腔内隔绝术(EVE)治疗瘤颈扭曲大于60°腹主动脉瘤(AAA)的安全性和可行性.从而扩大治疗AAA的适用范围.方法对瘤颈扭曲大于60°的AAA通过技术改进(术中对瘤颈
中学课本的切线长定理的内容是: 从圆外一点引圆的两条切线,它们的切线长相等,并且这点和圆心的连线平分两条切线的夹角。基本图形是:  它的应用形式:     ∵PA、PB分别切圆O于A、B    ∴PA=PB ∠BPO=∠APO    在初中数学教材上,这是一个综合性比较强的图形,它贯穿了很多的初中几何知识点 ,包括    ① 等腰三角形的性质     ∵PA=PB ∠BPO=∠APO
急性动脉血栓形成是需急症处理的病症,因其起病急,病情进展迅速,若不采取及时有效的治疗措施,将会导致栓塞肢体缺血坏死.动脉溶栓的最大优点在于能够保持血管正常结构,从而维
创设课堂情境,优化课堂教学,提高学生学习兴趣,正是“以生为本”的新的教学理念在思想品德课堂教学中的具体体现。在课堂教学中创造一定的教学情境,能充分调动学生的情感,使之产生良好的興趣,这样有利于师生共识的达成,提高教学效率,增强教学效果。下面我就谈一下课堂情境创设的方法。    一、通过故事创设情境    思品课教学,如果只是单纯的进行说教定会让学生感到枯燥厌烦,对知识的理解也会感到晦涩难懂,那么,
兴趣是一个人在学习和生活中最活跃的因素,兴趣是学习的动力。那么,怎样才能让学生对思想品德课的学习产生浓厚的兴趣呢?为此,我在日常教学中做了以下一些尝试。    一、以微笑面对学生    心理学表明,在愉悦时,人的思维会非常敏捷,做事往往会收到事半功倍的效果。老师走进课堂开始上课时的情绪,直接感染和影响着学生甚至整个教学过程,这好比歌剧的前奏和序曲,又恰如文章的开头一样,要“先声夺人”。老师轻松愉悦
高尔基(1868-1936),前苏联伟大的无产阶级作家,原名阿列克塞·马克西莫维奇·彼什科夫,1868年3月28日出生于俄国伏尔加河畔的下诺夫戈罗德城(今高尔基城)。高尔基早年丧父,寄居在经营小染坊的外祖父家,11岁开始独立谋生,其童年和少年时代是在旧社会的底层度过的。高尔基早年不平凡的经历在他著名的自传体三部曲中做了生动的记述。人间的苦难和生活的辛酸,磨炼了他的斗志,使他在繁重劳动之余勤奋自学,