如何判断原电池的正负极，怎样书写电极反应方程式

发布网友 发布时间：2022-04-20 11:57

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热心网友 时间：2024-02-23 22:30

一、原电池电极反应式书写的一般步骤⑴ 原电池正、负极的确定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。如：Mg—Al—HCl溶液构成的原电池中，负极为Mg；但Mg—Al—NaOH溶液构成的原电池中，负极为Al。（思考：Al—Cu—HCl溶液、Al—Cu—浓HNO3溶液构成的原电池中的负极分别为什么？）② 由电极变化情况确定：某一电极若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。如：Zn—C—CuSO4溶液构成的原电池中，C电极上会析出紫红色固体物质，则C为此原电池的正极。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*况来分析推断该电极发生的反应情况，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。如用酚酞作指示剂，则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：2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O，CH3OH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。⑵ 书写电极反应式原电池的电极名称一旦确定，则相应电极的电极反应式也随之确定。但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。如Al－Cu－NaHCO3溶液构成的原电池中，因Al失去电子生成的Al3+能与HCO3－反应：Al3++3HCO3－=Al(OH)3↓+3CO2↑，故铝件（负极）上发生的反应为：Al－3e－+3HCO3－=Al(OH)3↓+3CO2↑，而不是仅仅写为：Al－3e－=Al3+。③ 当正极上的反应物质为O2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－。如下面例2。

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一、原电池电极反应式书写的一般步骤⑴ 原电池正、负极的确定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。如：Mg—Al—HCl溶液构成的原电池中，负极为Mg；但Mg—Al—NaOH溶液构成的原电池中，负极为Al。（思考：Al—Cu—HCl溶液、Al—Cu—浓HNO3溶液构成的原电池中的负极分别为什么？）② 由电极变化情况确定：某一电极若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。如：Zn—C—CuSO4溶液构成的原电池中，C电极上会析出紫红色固体物质，则C为此原电池的正极。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*况来分析推断该电极发生的反应情况，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。如用酚酞作指示剂，则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：2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O，CH3OH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。⑵ 书写电极反应式原电池的电极名称一旦确定，则相应电极的电极反应式也随之确定。但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。如Al－Cu－NaHCO3溶液构成的原电池中，因Al失去电子生成的Al3+能与HCO3－反应：Al3++3HCO3－=Al(OH)3↓+3CO2↑，故铝件（负极）上发生的反应为：Al－3e－+3HCO3－=Al(OH)3↓+3CO2↑，而不是仅仅写为：Al－3e－=Al3+。③ 当正极上的反应物质为O2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－。 书写电极反应的四原则
1．加和性原则：根据得失电子守恒，总反应式为两个反应式之和，若已知一个电极反应式，可用总反应式减去已知的反应式，得另一电极反应式。
2．能否共存原则：因为物质得失电子后在不同的介质环境中所存在的形式不同，所以电极反应式必须考虑介质环境。碱性溶液中CO2不可能存在，也不可能有H+参加反应；当电解质溶液成酸性时，不可能有OH—参加反应。如甲烷燃料电池以KOH为电解质溶液时：负极反应式：CH4+10OH－—8e－=CO32－+7H2O；正极反应式：2O2+4H2O+8e－=8OH－。
3．加氧失氧原则：加氧时，就在反应物中加H2O(电解质为酸性时)或OH—(电解质溶液为碱性或中性时)；失氧时，就在反应物加H2O(电解质为碱性或中性时)或H+(电解质为酸性时)。如“钮扣”电池以KOH为电解质溶液，其总反应式为：Zn+Ag2O+H2O=2Ag+Zn(OH)2，负极Zn→Zn(OH)2，根据加氧原则，负极反应式为：Zn+2OH－—2e－=Zn(OH)2；正极Ag2O→Ag，根据失氧原则，正极反应式为：Ag2O+H2O+2e－=2Ag+2OH－。
4．中性吸氧反应成碱原则：在中性电解质溶液环境中，通过金属吸氧所建立起来的原电池反应，其反应的最后产物是碱。如银锌电池、铁的吸氧腐蚀、以铝、空气、海水为材料组成的海水电池等。

一、考查原电池正负极的判断及电极反应式的书写
例1：(07广东化学卷9)科学家近年来研制出一种新型细菌燃料电池，利用细菌将有机物转化为氢气，氢气进入以磷酸为电解质的燃料电池发电。电池负极反应为：
A．H2+2OH－=2H2O+2e－ B．O2+4H＋+4e－=2H2O
C．H2=2H++2e－ D．O2+2H2O+4e－=4OH－
解析：根据题意，实质为氢气燃料电池。负极通入氢气，正极通入氧气，故选项B、D错；电解液为磷酸，根据离子共存原则，不可能会有OH－参加反应，选项A错。
正确答案：C
二、考查原电池的工作原理
例2：(07全国理综II卷10)在盛有稀H2SO4的烧杯中放入导线连接的锌片和铜片，下列叙述正确的是
A．正极附近的SO42—离子浓度逐渐增大
B．电子通过导线由铜片流向锌片
C．正极有O2逸出
D．铜片上有H2逸出
解析：本题符合铜锌原电池的形成条件，原电池工作时，电子由负极(锌)经外电路(导线)流向正极(铜)，B选项错；负极锌片：Zn－2e－=Zn2+，正极铜片：2H++2e－=H2↑，总反应为：Zn+2H+=Zn2++H2↑，原电池中没有O2产生，选项C错；没有参与电极反应的SO42—不会定向移动，它的浓度在溶液中各个区域基本不变，选项A错。
正确答案：D
三、考查新型电池的迁移认识
例3：(07天津理综卷13) 天津是我国研发和生产锂离子电池的重要基地。锂离子电池正极材料是含锂的二氧化钴(LiCoO2)，充电时LiCoO2中锂被氧化，Li+迁移并以原子形式嵌入电池负极材料碳(C6)中，以LiC6表示。电池反应为LiCoO2+C6 CoO2＋LiC6，下列说法正确的是
A．充电时，电池的负极反应为LiC6－e－= Li++C6
B．放电时，电池的正极反应为CoO2+Li++e－= LiCoO2
C．羧酸、醇等活泼氢的有机物可用作锂离子电池的电解质
D．锂离子电池的比能量(单位质量释放的能量)低
解析：根据题意知新型电池锂离子电池是一种可充电电池。充电时负极实际是阴极，发生的是还原反应：Li++C6+ e－＝LiC6，选项A错；Li是活泼的碱金属，可以和羧酸、醇直接发生反应而被消耗，所以不可以用羧酸、醇等活泼氢的有机物可用作锂离子电池的电解质，选项C错；Li是金属元素中相对原子质量最小的，因此在单位质量时Li的物质的量最大，释放的电子最多，选项D错。
正确答案：B
四、考查原电池的设计
例4：(07年山东理综卷29节选)铁及铁的化合物应用广泛，如FeCl3可用作催化剂、印刷电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等。
⑴写出FeCl3溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式 。
⑵若将⑴中的反应设计成原电池，请画出原电池的装置图，标出正、负极，并写出电极反应式。正极反应 ，负极反应 。
解析：Fe3+强氧化性，可与还原剂铜反应：2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+，腐蚀印刷电路铜板。
要将上述氧化还原反应设计成原电池，先将上述反应写成氧化反应和还原反应两个半反应：Cu－2e－= Cu2+(氧化反应)，2Fe3++2e－=2Fe2+(还原反应)；然后结合原电池的原理及形成条件，可得出负极为参与电极反应的铜棒，发生氧化反应，正极可以是惰性电极(炭棒)或其他比铜不活泼的金属材料，电解质溶液为FeCl3溶液，用导线将两极连接，如图。
参*： ⑴2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+
⑵正极反应：2Fe3++2e－=2Fe2+
负极反应：Cu－2e－= Cu2+

热心网友 时间：2024-02-23 22:31

看课本，以课本为例、

热心网友 时间：2024-02-23 22:31

判断以下4组原电池的两极，电极反应方程式，你们会做吗