人教高中化學(xué)必修二第二章第二節(jié)原電池電極反應(yīng)式的書寫技巧

1、人教高中化學(xué)必修二第二章第二節(jié)原電池電極反應(yīng)式的書寫技巧原電池電極反應(yīng)式的書寫技巧原電池反應(yīng)是在兩極上分別發(fā)生氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)，負(fù)極上的反應(yīng)是活 動(dòng)性較強(qiáng)的金屬電極被氧化或還原性較強(qiáng)的物質(zhì)發(fā)生氧化反應(yīng)，正極上的反應(yīng) 是氧化性較強(qiáng)的物質(zhì)發(fā)生得到電子的還原反應(yīng)。初學(xué)原電池，總感到其電極反 應(yīng)很難寫，原電池電極反應(yīng)與一般的氧化還原反應(yīng)的書寫不一樣，有它自身的 書寫方法和技巧。但只要掌握規(guī)律，加強(qiáng)練習(xí)，還是可以寫會(huì)的。下面談?wù)勎?書寫原電池電極反應(yīng)的一些體會(huì)：1 .若知道電池總反應(yīng)，根據(jù)總反應(yīng)是兩電極反應(yīng)之和， 若能寫出某一極反應(yīng) 或已知某一極反應(yīng)，由總反應(yīng)減半反應(yīng)可得另一極反應(yīng)。例如，鉛蓄電池的總

2、反應(yīng)為：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2HQ,已知負(fù)極 反應(yīng)為：Pb+ SO42 -2e> =PbSO4,則正極反應(yīng)為： 。分析由于電極反應(yīng)一般寫離子方程式，先將電池的總反應(yīng)改寫成離子方 程式：Pb+PbO2+4H+2SO4"=2PbSO4+2H2O ,由總反應(yīng)減負(fù)極半反應(yīng)可得： Pb+PbO2+4H+2SO42 ( Pb+ SO4" 2e ) =2PbSO4+2H2。 PbSO4,整理可 得正極半反應(yīng)為： PbO2+4H +SO42 + 2e =PbSO4+2H2。若知道電池總反應(yīng)：氧化劑+還原劑 + (某介質(zhì))=還原產(chǎn)物+氧化產(chǎn)物+ (另一介質(zhì))根據(jù)

3、總反應(yīng)找出氧化劑和氧化產(chǎn)物、還原劑和還原產(chǎn)物，電極反應(yīng)的總模式是：負(fù)極：還原劑ne 二氧化產(chǎn)物正極：氧化劑+ ne =還原產(chǎn)物其他參與反應(yīng)的介質(zhì)分子或離子，根據(jù)配平需要，添加在半反應(yīng)的反應(yīng)物 或生成物中。2 .若電極反應(yīng)產(chǎn)物是難溶性堿或鹽時(shí)， 負(fù)極上一般有陰離子參與反應(yīng)，若為 可逆電池，則正極上有同樣的陰離子生成，電解液的濃度基本不變。陽離子一 般參與正極反應(yīng)。參加電極非氧化還原反應(yīng)的陰、陽離子可依據(jù)電解液類型或 反應(yīng)產(chǎn)物確定。例如，鍥-鎘蓄電池的總反應(yīng)為：Cd+2NiO (OH) +2HzO=Cd (OH) 2+2Ni (OH) 2,要書寫電極反應(yīng)式，首先，應(yīng)判斷電解液類型，由產(chǎn)物可知，電解

4、液一定為堿液，鎘被氧化成 Cd (OH) 2,所以，負(fù)極有OH一參加反應(yīng)。則負(fù)極反 應(yīng)為：Cd+2OH -2e =Cd (OH) 2,正極反應(yīng)為：2NiO (OH) +2H2O+2e =2Ni(OH) 2+2OH o由于負(fù)極上有2OH一參與反應(yīng)，正極上同樣有 2OH一生成，電 解液的濃度基本不變。3 .同時(shí)書寫同一電池兩極反應(yīng)時(shí)，應(yīng)注意兩極電子得失數(shù)目相等。例如，鋼鐵的電化學(xué)腐蝕，正極反應(yīng)為： O2+2H2O + 4e=4OH 一,則負(fù)極反 應(yīng)應(yīng)寫成：2Fe 4e =2Fe2+。4 .電極半反應(yīng)一般為離子反應(yīng)，書寫電極半反應(yīng)和書寫離子方程式有相似 的地方，應(yīng)考慮反應(yīng)產(chǎn)物與電解液中的離子能否共存

5、。若不能共存，則按實(shí)際 產(chǎn)物書寫。例如，甲烷與氧氣的燃料電池，反應(yīng)原理為 CH4+2O2=CO2+2H2O。若電解 液為KOH溶液，則產(chǎn)物應(yīng)寫成 K2CO3。實(shí)際的總反應(yīng)為：CH4+2O2+2KOH= K2CO3+3H2O ,所以，在寫負(fù)極反應(yīng)時(shí)，產(chǎn)物應(yīng)寫成 CO32 o即CH4+10 OH 8e = CO3" +7H2O5 .電池半反應(yīng)中，存在質(zhì)量守恒和電荷守恒。書寫時(shí)應(yīng)據(jù)此配平半反應(yīng)。電 荷的計(jì)算方法是：電子帶負(fù)電，一個(gè)電子相當(dāng)一個(gè)單位負(fù)電荷，得一個(gè)電子相 當(dāng)于加一個(gè)負(fù)電荷，失去一個(gè)電子相當(dāng)于加一個(gè)正電荷。若離子、電子分布在 同一邊，則電荷的代數(shù)和為零；若離子、電子分布在等號的兩

6、邊，則兩邊電荷 的差為零。因?yàn)樨?fù)極失去電子，正極得到電子，根據(jù)電荷守恒，負(fù)極通常有較 多的陰離子參加反應(yīng)或有陽離子生成；正極通常有較多的陽離子參加反應(yīng)或有 陰離子生成。例如，丁烷-空氣-K2CO3 （其中不含O2一和HCO 3 ）燃料電池，電池的總 反應(yīng)為：2c4Hio+13O2=8CO2+10H2。，電池的兩極反應(yīng)分別為：正極：13O2+26CO2+52e =26CO32 ,負(fù)極：2 c4Hio+26 CO32 52e =34CO2+10H2O6 .一股電解液中有水，電極反應(yīng)是在水溶液中進(jìn)行，配平平反應(yīng)時(shí)，根據(jù)需 要，水可作反應(yīng)物也可作產(chǎn)物。一般是等號左邊若有H+或OH參與反應(yīng)，則等號右邊可

7、能有水生成；等號左邊若有水參與反應(yīng)，則等號右邊可能有 H +或OH 生成。例如，氫-氧燃料電池，總反應(yīng)為：2H2 +O2=2H2O若電解液為酸，則兩極反應(yīng)分別為：_負(fù)極：2H24e =4H + ,正極：O2+4H+4e =2H2O若電解液為堿，則兩極反應(yīng)分別為：負(fù)極：2H2+4OH 4e =4H2O,正極：O2+2H2O +4e =4OH以上是書寫電極反應(yīng)時(shí)一些方法和規(guī)律，這些方法和技巧也適用于以后所 學(xué)的電解池中電極反應(yīng)式的書寫。原電池電極反應(yīng)式的書寫練習(xí)1 .伏打電池：（負(fù)極一Zn、正極一Cuh電解液一H2SO）負(fù)極：正極：總：2 .鐵碳電池：（負(fù)極一Fe、正極一C、電解7酸性）負(fù)極：正極

8、：總：3 .鐵碳電池：（負(fù)極一Fe、正極一C、電解液 中性或堿性）負(fù)極：正極：化學(xué)方程式4 .鋁鍥電池：（負(fù)極一Al、正極一Ni電解液NaCl溶液、O）負(fù)極：正極： 化學(xué)方程式5 .普通鋅鈕干電池：（負(fù)極一、正極一C、電解液NHCl、MnO的糊X物）負(fù)極：正極：2Mn（2+2hf+2e=MnO+HO （還原反應(yīng)）化學(xué)方程式：Zn+2NHCl+2MnO=ZnCl2+MnQ+2NHT +HO6 .堿性鋅鈕干電池：（負(fù)極一、正極一C、電解液KOH、MnO的糊狀物） 負(fù)極：正極：化學(xué)方程式：Zn +2MnO+2H2O = Zn（OH）2 +2MnOOH7 .銀鋅電池：（負(fù)極一、正極、電解液NaOH ）

9、負(fù)極：正極：化學(xué)方程式：Zn + Ag2O + H2O = Zn（OH）2 + 2Ag8 .鋁-空氣-海水（負(fù)極-、正極石墨、珀網(wǎng)等能導(dǎo)電的惰性材料、電解 液-海水）負(fù)極：正極：總反應(yīng)式為：4AI+3Q+6HO=4Al（OH）（柏網(wǎng)增大與氧氣的接觸面）9 .鎂一鋁電池（負(fù)極-、正極 電解液KOH負(fù)極：正極：化學(xué)方程式：2Al + 2OH + 2H 2O = 2A1O 2 + 3H210 .鋰電池一型：（負(fù)極金屬鋰、正極石墨、電解液LiAlCl 4-SOCI2）負(fù)極：正極：3SOC2+ 8e = SO2 + 2S+ 6Cl化學(xué)方程式：8Li + 3SOCI2 = Li 2SO + 6LiCl +

10、 2S ,11 .鉛蓄電池：總化學(xué)方程式：Pb+ PbO + 2H 2SO2PbSO+2HO充電正極：陽極：總：2H2 + O2 = 2H2O總：2H2 + O2 = 2H2O總：2H2 + Q = 2H2O放電時(shí)負(fù)極：12 .鉛蓄電池充電時(shí)陰極：13 .電解質(zhì)是 代§液（堿性電解質(zhì)）負(fù)極：正極：14 .電解質(zhì)是HSO溶液（酸性電解質(zhì)）負(fù)極：正極：15 .電解質(zhì)是NaCl溶液（中性電解質(zhì)）負(fù)極：正極:16 .堿性電解質(zhì)（鉗為兩極、電解液KOH§液）正極：負(fù)極：總反應(yīng)方程式：2CHOH + 3Q + 4KOH= 2K2CO + 6H2O17 .酸性電解質(zhì)（鉗為兩極、電解液HS

11、O溶液）正極：負(fù)極：總反應(yīng)式：2CHOH + 3C2 = 2CO + 4H2。18 .堿性電解質(zhì)（鉗為兩極、電解液KOH§液）正極：負(fù)極：總反應(yīng)方程式：CH + 2KOH+ 2O2 = K 2CO + 3H 2O19 .酸性電解質(zhì)（鉗為兩極、電解液HSO溶液）正極：負(fù)極：總反應(yīng)方程式：CH4 + 2O2 = CO2 + 2H 2O20 .電解質(zhì)是熔融碳酸鹽（K2CO或NaCO）正極：負(fù)極：總反應(yīng)方程式 C 3H + 5O2 = 3CO + 4H2O電解池及電化學(xué)防護(hù)1 .原電池和電解池的比較裝置原電池電解池實(shí)例& CuT±±1三斗CuC引容酒定義借助活潑性

12、不同的兩種電極發(fā)生的氧化 還原反應(yīng)，將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置。借助外加電流引起的（非自發(fā)的）氧化還原反應(yīng)， 將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置。原理利用氧化還原反應(yīng)在不同區(qū)域內(nèi)進(jìn)行，以適當(dāng)方式連接起來，獲得電流。在外加直流電源的作用下，電解質(zhì)的陰陽離子在陰 陽兩級發(fā)生氧化還原反應(yīng)的過程。形成條件電極：活潑性小同的兩種導(dǎo)體相連；電解質(zhì)溶液：能與電極反應(yīng)；形成閉合回路；能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)。電源（直流電源）；電極（惰性或活性電極）；電解質(zhì)（水溶液或熔化態(tài)）。反應(yīng)類型自發(fā)的氧化還原反應(yīng)非自發(fā)的氧化還原反應(yīng)電極名稱由電極本身性質(zhì)決定：正極：材料性質(zhì)較/、活潑的電極；負(fù)極：材料性質(zhì)較活潑的電極。由外電源決定：

13、陽極：連電源的正極；陰極：連電源的負(fù)極；離子移向陰離子移向陰極，陽離子移向陽極。陰離子移向陽極，陽離子移向陰極。電極反應(yīng)負(fù)極：Zn-2e-=Zn2+ （氧化反應(yīng)）正極：2H+2e-=H2 T （還原反應(yīng)）陰極：Cu2+ +2e-= Cu （還原反應(yīng)、得電子）陽極：2Cl-2e-=Cl2 T（氧化反應(yīng)、失電子）應(yīng)用抗金屬的電化腐蝕； 實(shí)用電池。電解食鹽水（氯堿工業(yè)）；電鍍（鍍銅）；電冶（冶煉 Na、Mg、Al）;精煉（精銅）。2 .電解反應(yīng)中反應(yīng)物的判斷 放電順序陰極：陰極材料總是受到保護(hù)（無論是活潑電極還是惰性電極均不參與反應(yīng)）故溶液中陽離子得電子陽離子得電子順序 一金屬活動(dòng)順序表的反表：（陽

14、離子放電順序與濃度有關(guān)，并不絕對）Ag+ >Hg2+ >Cu2+ >（H+） >Pb2+ >Sn2+ >Fe2+ >Zn2+ >Al 3+ >Mg2+ >Na+ >Ca2+>K+陽極A.若陽極是活性電極 時(shí)：電極本身被氧化，溶液中的離子不放電B.陽極材料是惰性電極（C、Pt、Au、Ti等）時(shí):陰離子失電子：S2 > I > Br > Cl > （OH ） >NO3等含氧酸根離子 >F一3 .電解反應(yīng)方程式的書寫步驟：分析電解質(zhì)溶液中 存在的離子；看陽極電極材料，確定陽極參加反應(yīng)的物質(zhì)。若

15、陽極材料為活性電極，則電極材料本 身放電。若陽極材料為惰性電極，則陽極是溶液中的陰離子按照放電順序進(jìn)行放電。確定電極、寫出電極反應(yīng)式；寫出電解方程式。如：（陽極材料為惰性電極材料）電解NaCl溶液（放氫生堿型）：溶質(zhì)、溶劑均發(fā)生電解反應(yīng)，pH增大。（活潑金屬的無氧酸鹽）電解 木 木2NaCl+2H 2O =H 2T +QT +2NaOH電解CuSO4溶液（放氧生酸型）：溶質(zhì)、溶劑均發(fā)生電解反應(yīng)，pH減小。（不活潑金屬的含氧酸鹽）電解人2CuSO4 + 2H 2O=2Cu + O 2 T+ 2H2SO4電解CuCl2溶液（電解電解質(zhì)本身）：溶劑不變，實(shí)際上是電解溶質(zhì)，pH增大。（不活潑金屬的無氧

16、酸鹽）電解CuCl 2= Cu + Cl 2 T電解鹽酸（電解電解質(zhì)本身）：（無氧酸）電解 小C小2HC1 = H2 T+ Cl2 T電解稀H2SO4、NaOH溶液、Na2SO4溶液（電解水型）：溶質(zhì)不變，實(shí)際上是電解 水，pH分別減小、增大、不變。酸、堿、鹽的加入增加了溶液導(dǎo)電性，從而加快電解速率（不是起催化作用）。（含氧酸、強(qiáng)堿和活潑金屬的含氧酸鹽）一，一 一一 電解陽極：4OH -4e =2H 2O+O2TK目上.ii + .-電解.陰極：4H +4e =2H 2 T電解電解方程式：2H2O= 2H2T + Of,若陽極材料為活性電極，如用銅電極電解Na2SO4溶液:一一電解一一人，、一

17、 一 口一 、Cu +2H2O= Cu（OH） 2 + H2 T （注意：不是電解水。）4 .電鍍（電解精煉銅）（1）定義：利用電解原理在某些金屬表面鍍上已薄層其他金屬或合金的方法。其實(shí)質(zhì)是 一種特殊情況下的電解。（2）構(gòu)成：陰極:待鍍金屬制品陽極：鍍層金屬（粗銅）電鍍液：含鍍層金屬離子的電解質(zhì)溶液如：在鐵制品表面電鍍銅：陽極（銅）：Cu 2e = Cu2+陰極（鐵制品）：Cu2+ + 2e = Cu電解精煉銅的結(jié)果： 陽極上粗銅逐漸溶解，雜質(zhì)Ag、Pt等沉積在電解槽的底部， 形成陽極泥（陽極），陰極上純銅逐漸析出。理論上電解質(zhì)溶液濃度在電鍍過程中保 持不變（只需更換陰極電極）。5 .金屬的腐蝕（1）概念：金屬或合金與周圍的物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)而引起損耗的現(xiàn)象。（2）實(shí)質(zhì)：屬原子電子變成陽離子的過程.即金屬發(fā)生了反應(yīng)。（3）類型：根據(jù)與金屬不同，可分為 化學(xué)腐蝕（金屬跟接觸到的干燥氣體如 （02、Cl2、SO2等）或非電解質(zhì)液體（如石油）等直接發(fā)生而引起的腐蝕 ）和電化學(xué)腐蝕（不純的金屬跟電解質(zhì)溶液接觸時(shí)，會(huì) 發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，比較活潑的金屬失去電子而被氧化)(4)電化學(xué)腐蝕的兩種類型析氫腐蝕吸氧腐蝕條件水膜呈酸性水膜呈中，住或酸性很弱或堿性電極反應(yīng)負(fù)極FeFe- 2e =Fe2+一一 一 2 十2Fe-4e =2Fe正