高中化學(xué)《原電池》文字素材2 新人教版選修4

1、原電池中電極反應(yīng)式的書寫一、原電池中電極反應(yīng)式的書寫    1、先確定原電池的正負(fù)極，列出正負(fù)極上的反應(yīng)物質(zhì)，并標(biāo)出相同數(shù)目電子的得失。    2、注意負(fù)極反應(yīng)生成的陽離子與電解質(zhì)溶液中的陰離子是否共存。若不共存，則該電解質(zhì)溶液中的陰離子應(yīng)寫入負(fù)極反應(yīng)式；若正極上的反應(yīng)物質(zhì)是O2，且電解質(zhì)溶液為中性或堿性，則水必須寫入正極反應(yīng)式中，且O2生成OH-，若電解質(zhì)溶液為酸性，則H+必須寫入正極反應(yīng)式中，O2生成水。     3、正負(fù)極反應(yīng)式相加得到電池反應(yīng)的總反應(yīng)式。若已知電池反應(yīng)的總反應(yīng)式，可先寫出

2、較易書寫的電極反應(yīng)式，然后在電 子守恒的基礎(chǔ)上，總反應(yīng)式減去較易寫出的電極反應(yīng)式，即得到較難寫出的電極反應(yīng)式。     例1、有人設(shè)計(jì)以Pt和Zn為電極材料，埋入人體內(nèi)作為作為某種心臟病人的心臟起搏器的能源。它依靠跟人體內(nèi)體液中含有一定濃度的溶解氧、H+和Zn2+進(jìn)行工作，試寫出該電池的兩極反應(yīng)式。     解析：金屬鉑是相對惰性的，金屬鋅是相對活潑的，所以鋅是負(fù)極，Zn失電子成為Zn2+，而不是ZnO或Zn(OH)2，因?yàn)轭}目已告訴H+參與作用。正極上O2得電子成為負(fù)二價(jià)氧，在H+作用下肯定不是O2-、

3、OH-等形式，而只能是產(chǎn)物水，體液內(nèi)的H+得電子生成H2似乎不可能。故發(fā)生以下電極反應(yīng)：                  負(fù)極：2Zn4e-= 2Zn2+，正極：O2 + 4H+ + 4e- = 2H2O 。       例2、用金屬鉑片插入KOH溶液中作電極，在兩極上分別通入甲烷和氧氣，形成甲烷氧氣燃料電池，該電池反應(yīng)的離子方程式為：CH4+2O2+2O

4、H-=CO32-+3H2O，試寫出該電池的兩極反應(yīng)式。       解析：從總反應(yīng)式看，O2得電子參與正極反應(yīng)，在強(qiáng)堿性溶液中，O2得電子生成OH-，故正極反應(yīng)式為：2O2+4H2O+8e- =8OH-。負(fù)極上的反應(yīng)式則可用總反應(yīng)式減去正極反應(yīng)式（電子守恒）得CH4+10OH-8e-= CO32-+7H2O。二、電解池中電極反應(yīng)式的書寫     1、首先看陽極材料，如果陽極是活潑電極（金屬活動(dòng)順序表Ag以前），則應(yīng)是陽極失電子，陽極不斷溶解，溶液中的陰離子不能失電子。 

5、60;  2、如果陽極是惰性電極（Pt、Au、石墨），則應(yīng)是電解質(zhì)溶液中的離子放電，應(yīng)根據(jù)離子的放電順序進(jìn)行書寫電極反應(yīng)式          陽極（惰性電極）發(fā)生氧化反應(yīng)，陰離子失去電子被氧化的順序?yàn)椋篠2-SO32-I-Br -Cl-OH-水電離的OH-含氧酸根離子F-。          陰極發(fā)生還原反應(yīng)，陽離子得到電子被還原的順序?yàn)椋篈g+Hg2+Fe3+Cu2+（酸電離出的H+）Pb2+Sn2+Fe

6、2+Zn2+（水電離出的H+）Al3+Mg2+Na+Ca2+K+。           （注：在水溶液中Al3+、Mg2+、Na+、Ca2+、K+這些活潑金屬陽離子不被還原，這些活潑金屬的冶煉往往采用電解無水熔融態(tài)鹽或氧化物而制得）。 例3、寫出用石墨作電極，電解飽和食鹽水的電極反應(yīng)式。       解析：由于電極材料為石墨，是惰性電極，不參與電極反應(yīng)，則電極反應(yīng)式的書寫只考慮溶液中的離子放電順序即可。移向陽極的陰離

7、子有Cl-和水電離出的OH-，但在陽極上放電的是Cl-；移向陰極的陽離子有Na+和水電離出的H+，但在陰極上放電的是H+。所以上述電解池的電極反應(yīng)為：                  陽極：2Cl-2e-= Cl2，陰極：2H+2e-= H2或2H2O+2e-= H2+2OH-。若將上述石墨電極改成銅作電極，試寫出電解飽和食鹽水的電極反應(yīng)式。       

8、解析：由于電極材料為Cu，是活潑電極，銅參與陽極反應(yīng)，溶液中的陰離子不能失電子，但陰極反應(yīng)仍按溶液中的陽離子放電順序書寫。該電解池的電極反應(yīng)為：                  陽極：Cu2e-= Cu2+，陰極：2H+2e-= H2或2H2O+2e-= H2+2OH-。     （注：陽極產(chǎn)生的Cu2+可與陰極產(chǎn)生的OH-結(jié)合成Cu(OH)2沉淀，不會(huì)有Cu2+得電子情況發(fā)

9、生。）三、可充電電池電極反應(yīng)式的書寫         可充電電池是聯(lián)系原電池與電解池的橋梁，它也是電化學(xué)知識的重要知識點(diǎn)。放電為原電池反應(yīng)，充電為電解池反應(yīng)。原 電池的負(fù)極反應(yīng)與電解池的陰極反應(yīng)，原電池的正極反應(yīng)與電解池的陽極反應(yīng)互為逆反應(yīng)。只要學(xué)生按前面方法能熟練書寫放電(即原電池)的電極反應(yīng)式，就能很快寫出充電(即電解池)的電極反應(yīng)式。     例4、鉛蓄電池反應(yīng)為：Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O。試寫出放電和充電時(shí)的電極反應(yīng)式。

10、       解析：因?yàn)榉烹姙樵姵胤磻?yīng)：Pb+PbO2+2H2SO4 =2PbSO4+2H2O。Pb失電子發(fā)生負(fù)極反應(yīng)，產(chǎn)生的Pb2+在H2SO4溶液中結(jié)合SO42-生成難溶于水的PbSO4，故其負(fù)極反應(yīng)式為： Pb+SO42-2e-=PbSO4。由電子守恒可知，其正極反應(yīng)式為總式減去負(fù)極反應(yīng)式：PbO2+ SO42-+4H+2e-= PbSO4+2H2O。              

11、    充電為電解池反應(yīng)，其電極反應(yīng)式書寫是這樣的，陰極反應(yīng)式為原電池負(fù)極反應(yīng)式的逆反應(yīng)，即PbSO4+2e-=Pb+SO42-；陽極反應(yīng)式為原電池正極反應(yīng)式的逆反應(yīng)，即PbSO4+2H2O2e-= PbO2+ SO42-+4H+。四、特殊情況電極反應(yīng)式的書寫在書寫電極反應(yīng)式時(shí)，一定要注意一些特殊情況。1、注意溶液中的離子濃度的改變會(huì)引起離子放電順序的改變?nèi)芤褐械碾x子濃度改變，有時(shí)可導(dǎo)致離子放電順序的改變。     例5、在給某鍍件鍍鋅時(shí)，電鍍液是飽和ZnCl2溶液，試寫出該電鍍池的電極反應(yīng)式。 

12、0;  解析：在飽和ZnCl2溶液中，Zn2+的濃度遠(yuǎn)大于水電離出來的H+的濃度，所以陰極應(yīng)是Zn2+放電，而不是H+放電。其電極反應(yīng)式為：陽極：Zn2e-=  Zn2+；陰極：Zn2+2e-= Zn。2、注意電解質(zhì)溶液的改變會(huì)引起電極正負(fù)的改變    在原電池中，一般較活潑金屬作負(fù)極，但當(dāng)電解質(zhì)溶液發(fā)生改變時(shí)，較活潑金屬就不一定作負(fù)極了。     例6、將銅片和鋁片用導(dǎo)線相連，分別同時(shí)插入稀H2SO4和濃HNO3中，寫出兩池的電極反應(yīng)式。   

13、 解析：在稀H2SO4作電解質(zhì)溶液的原電池中，較活潑的鋁被氧化作負(fù)極，銅作正極。其電極反應(yīng)為：                  負(fù)極（Al）：2Al6e-=2Al3+；正極（Cu）：6H+6e-= 3H2。                  在濃H

14、NO3作電解質(zhì)溶液的原電池中，因?yàn)锳l在濃HNO3中鈍化，較不活潑的銅作負(fù)極，其電極反應(yīng)為：負(fù)極（Cu）：Cu2e-= Cu2+；正極（Al）：2NO3-+4H+2e-=2 NO2+2H2O。但隨著反應(yīng)的進(jìn)行，濃HNO3逐漸變稀，正極電極反應(yīng)又有：NO3-+4H+3e-= NO+2H2O。  3 、注意電解質(zhì)溶液的酸堿性改變會(huì)引起電極反應(yīng)的改變        有些電池若改變其電解質(zhì)溶液的酸堿性，雖不會(huì)改變電池的正負(fù)極，但卻改變了電極反應(yīng)。     

15、;   例7、若將例2中的電解質(zhì)KOH溶液改為稀硫酸，其它條件不變，試寫出該電池兩極的電極反應(yīng)式。       解析：該題雖只改變了電解質(zhì)溶液的酸堿性，但總反應(yīng)式與例2不相同了，其總反應(yīng)式為CH4+2O2CO2+2H2O。這樣，在正極上O2得電子生成的O2-會(huì)與稀硫酸中的H+結(jié)合生成水，而不再生成OH-（OH-能與H+繼續(xù)反應(yīng)生成水）。正極反應(yīng)式為： 2O2+8H+8e- = 4H2O，負(fù)極上的反應(yīng)式則可用總反應(yīng)式減去正極反應(yīng)式（電子守恒）得：CH4+2H2O8e-= CO2+8H+。原電池中電

16、極反應(yīng)式的書寫一、原電池電極反應(yīng)式的書寫（一）原則：負(fù)極：失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)（一般是負(fù)極本身失電子）正極：得電子，發(fā)生還原反應(yīng)（一般是溶液中陽離子在正極上得電子，但也可能是O2在正極上得電子（吸氧腐蝕），或正極本身得電子）總反應(yīng)式（電池反應(yīng)）= 正極反應(yīng)式 + 負(fù)極反應(yīng)式對于可逆電池，一定要看清楚“充電、放電”的方向。放電的過程應(yīng)用原電池原理，充電的過程應(yīng)用電解池原理。（二）具體分類判斷1.第一類原電池：兩個(gè)活潑性不同的電極(金屬與金屬、金屬與石墨碳棒、金屬與難溶金屬氧化物)；電解質(zhì)溶液，至少要能與一個(gè)電極發(fā)生有電子轉(zhuǎn)移的氧化還原反應(yīng)，一般是置換反應(yīng)；兩電極插入電解質(zhì)溶液中且用導(dǎo)線連接。方法

17、：先找出兩極相對活潑性，相對活潑的金屬作負(fù)極，負(fù)極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，形成陽離子進(jìn)入溶液；較不活潑的金屬作正極，溶液中原有的陽離子按氧化性強(qiáng)弱順序在正極上得到電子還原反應(yīng)，析出金屬或氫氣，正極材料不參與反應(yīng)。如：MgAlHCl溶液構(gòu)成的原電池中，負(fù)極為Mg。 但MgAlNaOH溶液構(gòu)成的原電池中，負(fù)極為Al（Mg與NaOH溶液不反應(yīng)，Al是兩性金屬，可以與NaOH溶液反應(yīng)）。再分析進(jìn)入溶液的微粒能否在電解質(zhì)環(huán)境中存在 （得失電子不能同時(shí)在同極上發(fā)生），不能存在時(shí)應(yīng)考慮其與電解質(zhì)之間的后續(xù)反應(yīng)。如：Mg、Al在堿性環(huán)境中構(gòu)成的原電池解析：在堿性環(huán)境中Al 比 Mg活潑，其反實(shí)質(zhì)為Al與堿溶液的

18、反應(yīng)：2Al+2OH-+6H2O=2AlO2-+3H2+4H2O負(fù)極：2Al - 6e- + 8OH- = 2AlO2- + 4H2O正極：6H2O + 6e- =3 H2 + 6OH-注意：Al-3e-=Al3+，此時(shí)Al3+在堿性環(huán)境不能穩(wěn)定存在，會(huì)與OH-（過量）結(jié)合轉(zhuǎn)化為AlO2-2.第二類原電池： 兩個(gè)活動(dòng)性不同的電極； 任何電解質(zhì)溶液( 酸、堿、鹽皆可)； 形成回路。 這類原電池的特點(diǎn)是電極與電解質(zhì)溶液不發(fā)生置換反應(yīng)，電解質(zhì)溶液只起導(dǎo)電作用。正極一般是吸氧腐蝕的電極反應(yīng)式：O22H2O4e- 4OH。微電池(即若干微小的原電池)為不正規(guī)的原電池。合金或不純的金屬在潮濕空氣中就能形成

19、微電池。電化學(xué)腐蝕即微電池腐蝕，依然是原電池原理。一般原電池和微電池的區(qū)別在于前者中兩個(gè)電極不直接接觸，故前者電流是在導(dǎo)線中流動(dòng)，而后者電流是在金屬體內(nèi)部流過。微電池腐蝕分為析氫腐蝕(發(fā)生在酸性較強(qiáng)的溶液里，正極上H+被還原)和吸氧腐蝕 (發(fā)生在中性、堿性或極弱酸性溶液里，正極上是氧氣被還原：O22H2O4e- 4OH)。3.燃料電池：燃料電池的電極反應(yīng)（主要是負(fù)極的電極方程式）是一個(gè)難點(diǎn)。我們知道，一般的燃料電池大多是可燃性物質(zhì)（主要是可燃性氣體）與氧氣及電解質(zhì)溶液共同組成的原電池，雖然可燃性物質(zhì)與氧氣在不同的電極反應(yīng)，但其總反應(yīng)方程式是可燃物在氧氣中燃燒。由于涉及電解質(zhì)溶液，所以燃燒產(chǎn)物可

20、能還要與電解質(zhì)溶液反應(yīng)，再寫出燃燒產(chǎn)物與電解質(zhì)溶液反應(yīng)的方程式，從而得到總反應(yīng)方程式。由于在反應(yīng)中氧氣由0價(jià)變?yōu)?價(jià)，所以肯定是O2得電子，即O2作氧化劑是正極，即可寫出正極的電極反應(yīng)式：O2+4e+2H2O=4OH_ (該反應(yīng)式為常見的絕大多數(shù)燃料電池的正極反應(yīng)式)。若此時(shí)電解質(zhì)溶液為酸性，則反應(yīng)過程可以理解為：正極上首先發(fā)生： O2+4e-=2O2- 由于在酸性環(huán)境中大量存在H+ 故O2-會(huì)與H+結(jié)合成H20，故正極反應(yīng)式應(yīng)為：O2+4 e-4H+2H2O 若電解質(zhì)為中性或堿性時(shí)，則正極反應(yīng)式就只是。此時(shí)負(fù)極反應(yīng)式就可由總電極方程式減去正極的電極方程式得到（注意要將方程式中的氧氣抵消掉）。

21、（1）直接法書寫電極反應(yīng)式：（以氫氧燃料電池為例）解析：H2、O2燃料電池中反應(yīng)實(shí)質(zhì)為：2H2+O2=2HO電極上H2-2e-=2H+ O2+4e-=2O2+在不同環(huán)境中H+、O2-會(huì)與電解質(zhì)發(fā)生不同的反應(yīng)，故電極反應(yīng)也相應(yīng)不同：、酸性環(huán)境中：H+能穩(wěn)定存在，O2-會(huì)與H+結(jié)合成H20，負(fù)極：2H2-4e-=4H+ 正極：O2+4H+4e-=2H2O 、堿性環(huán)境中：H+不能穩(wěn)定存在會(huì)與OH-結(jié)合成水，而O2-也不能穩(wěn)定存在會(huì)與水結(jié)合形成OH-負(fù)極：2H2-4e-+4OH-=4H20 正極：O2+2H2O+4e-=4OH-、中性環(huán)境中：H+能穩(wěn)定存在：02-會(huì)與H20結(jié)合成OH-：負(fù)極：2H2-

22、4e-=4H+ 正極：O2+2H20+4e-=4OH-、在能傳導(dǎo)O2-的固體電解質(zhì)中：由于O2-能存在，而H+會(huì)與固體電解質(zhì)中O2-結(jié)合形成水負(fù)極：2H2-4e-+2O2-=2H2O 正極：O2+4e-=2O2-（2）加減法書寫電極方程式：由甲醇和氧氣以及強(qiáng)堿作電解質(zhì)溶液的新型手機(jī)電池。解析：CH3OH+O2CO2+H2O但：CO2在堿性環(huán)境中不存在，會(huì)與OH-反應(yīng)生成CO32-CO2+2OH_ =CO32-+H2O故將、式進(jìn)行疊加即為總反應(yīng)：2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O 由于正極反應(yīng)式為：O2+2H2O+4e-=4OH_ 由于電解質(zhì)溶液為堿性，所以正極的產(chǎn)物不再進(jìn)一

23、步反應(yīng)，則負(fù)極的反應(yīng)式為總反應(yīng)方程式減去正極的反應(yīng)式得到：2CH3OH+3O24OH_ -3O2-6H2O -12e-=2CO32-+6H2O-12OH_調(diào)整之后得（負(fù)極）：CH3OH8OH_ 6e-CO32-6H2O二、電解池電極反應(yīng)式的書寫（一）原則：陽極：失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)（一般是溶液中陰離子在陽極上失電子，也可能是陽極材料本身失去電子） 陰極：得電子，發(fā)生還原反應(yīng)（一般是溶液中陽離子在陰極上得電子）（二）具體分類判斷1.陽極為惰性電極（CPt）這類電解池的電極反應(yīng)式的書寫只需考慮電解質(zhì)溶液中的所有陰陽離子的放電，電極本身不參與放電。中學(xué)階段陰離子主要掌握I、Br、Cl、OH的放電，陽離子主要掌握Ag+,Cu2+,H+的放電。2.陽極為活性電極（如Fe、Cu、Ag等）這類電解池的陽極反應(yīng)為活性電極本身失去電子生成相應(yīng)的陽離子，陰極反應(yīng)為電解質(zhì)溶液中的陽離子得到電子生成相應(yīng)的單質(zhì)。幾種重要的原電池的電極反應(yīng)式原電池電極反應(yīng)式的書寫格式：電極名稱（電極材料）：氧化還原反應(yīng)的半反應(yīng)（氧化還原類型）1、銅鋅非氧化性強(qiáng)酸溶液的原電池（伏打電池）（電極材料：銅片和鋅片，電解質(zhì)溶液：稀硫酸） （1）總反應(yīng)式：Zn+2H+ = Zn2+ + H