原电池电极反应式的书写技巧.pdf

.1 电化学电极反响式的书写技巧 原电池反响是在两极上分别发生氧化反响和复原反响，负极上的反响是活动性较强的金属电极被氧化或复原性较强的物质发生氧化反响，正极上的反响是氧化性较强的物质发生得到电子的复原反响。初学原电池，总感到其电极反响很难写，原电池电极反响与一般的氧化复原反响的书写不一样，有它自身的书写方法和技巧。但只要掌握规律，加强练习，还是可以写会的。下面谈谈我书写原电池电极反响的一些体会：1.假设知道电池总反响，根据总反响是两电极反响之和，假设能写出*一极反响或*一极反响，由总反响减半反响可得另一极反响。例如，铅蓄电池的总反响为：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O，负极反响为：Pb+SO422e=PbSO4，则正极反响为：。分析 由于电极反响一般写离子方程式，先将电池的总反响改写成离子方程式：Pb+PbO2+4H+2SO42=2PbSO4+2H2O，由总反响减负极半反响可得：Pb+PbO2+4H+2SO42Pb+SO422e=2PbSO4+2H2OPbSO4，整理可得正极半反响为：PbO2+4H+SO422e=PbSO4+2H2O。假设知道电池总反响：氧化剂复原剂+*介质=复原产物+氧化产物+另一介质根据总反响找出氧化剂和氧化产物、复原剂和复原产物，电极反响的总模式是：负极：复原剂ne=氧化产物 正极：氧化剂ne=复原产物 其他参与反响的介质分子或离子，根据配平需要，添加在半反响的反响物或生成物中。.1 2.假设电极反响产物是难溶性碱或盐时，负极上一般有阴离子参与反响，假设为可逆电池，则正极上有同样的阴离子生成，电解液的浓度根本不变。阳离子一般参与正极反响。参加电极非氧化复原反响的阴、阳离子可依据电解液类型或反响产物确定。例如，镍-镉蓄电池的总反响为：Cd+2NiOOH+2H2O=Cd OH2+2NiOH2，要书写电极反响式，首先，应判断电解液类型，由产物可知，电解液一定为碱液，镉被氧化成 CdOH2，所以，负极有 OH参加反响。则负极反响为：Cd+2OH2e=CdOH2，正极反响为：2NiOOH+2H2O+2e=2NiOH2+2OH。由于负极上有 2OH参与反响，正极上同样有 2OH生成，电解液的浓度根本不变。3.同时书写同一电池两极反响时，应注意两极电子得失数目相等。例如，钢铁的电化学腐蚀，正极反响为：O2+2H2O4e=4OH，则负极反响应写成：2Fe4e=2Fe2+。4.电极半反响一般为离子反响，书写电极半反响和书写离子方程式有相似的地方，应考虑反响产物与电解液中的离子能否共存。假设不能共存，则按实际产物书写。例如，甲烷与氧气的燃料电池，反响原理为 CH4+2O2=CO2+2H2O。假设电 解 液 为 KOH 溶 液，则 产 物 应 写 成 K2CO3。实 际 的 总 反 响 为：CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O，所以，在写负极反响时，产物应写成 CO32。即 CH4+10 OH8e=CO32+7H2O 5.电池半反响中，存在质量守恒和电荷守恒。书写时应据此配平半反响。电荷的计算方法是：电子带负电，一个电子相当一个单位负电荷，得一个电子相当.1 于加一个负电荷，失去一个电子相当于加一个正电荷。假设离子、电子分布在同一边，则电荷的代数和为零；假设离子、电子分布在等号的两边，则两边电荷的差为零。因为负极失去电子，正极得到电子，根据电荷守恒，负极通常有较多的阴离子参加反响或有阳离子生成；正极通常有较多的阳离子参加反响或有阴离子生成。例如，丁烷-空气-K2CO3其中不含 O2和 HCO3燃料电池，电池的总反响为：2C4H10+13O2=8CO2+10H2O，电池的两极反响分别为：正极：13O2+26CO2+52e=26CO32，负极：2 C4H10+26CO3252e=34CO2+10H2O 6.一般电解液中有水，电极反响是在水溶液中进展，配平半反响时，根据需要，水可作反响物也可作产物。一般是等号左边假设有 H+或 OH参与反响，则等号右边可能有水生成；等号左边假设有水参与反响，则等号右边可能有 H+或OH生成。例如，氢-氧燃料电池，总反响为：2H2+O2=2H2O 假设电解液为酸，则两极反响分别为：负极：2H24e=4H+，正极：O2+4H+4e=2H2O 假设电解液为碱，则两极反响分别为：负极：2H2+4OH4e=4H2O，正极：O2+2H2O+4e=4OH 以上是书写电极反响时一些方法和规律，这些方法和技巧也适用于以后所学的电解池中电极反响式的书写。原电池电极反响式的书写练习 1.伏打电池：负极Zn、正极Cu、电解液H2SO4 负极：正极：总：.1 2.铁碳电池：负极Fe、正极C、电解液酸性)负极：正极：总：3.铁碳电池：负极Fe、正极C、电解液 中性或碱性)负极：正极：化学方程式 4.铝镍电池：负极Al、正极Ni 电解液 NaCl 溶液、O2)负极：正极：化学方程式 5.普通锌锰干电池：(负极、正极C、电解液 NH4Cl、MnO2的糊状物)负极：正极：2MnO2+2H+2e-=Mn2O3+H2O (复原反响)化学方程式：Zn+2NH4Cl+2MnO2=ZnCl2+Mn2O3+2NH3+H2O 6.碱性锌锰干电池：负极、正极C、电解液 KOH、MnO2的糊状物 负极：正极：化学方程式：Zn+2MnO2+2H2O=Zn(OH)2 +2MnOOH 7.银锌电池：(负极、正极-、电解液 NaOH)负极：正极：化学方程式：Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2Ag 8.铝空气海水负极-、正极-石墨、铂网等能导电的惰性材料、电解液-海水 负极：正极：总反响式为：4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3 铂网增大与氧气的接触面.1 9.镁-铝电池 负极-、正极-电解液 KOH 负极：正极：化学方程式：2Al+2OH+2H2O 2AlO2+3H2 10.锂电池一型：负极-金属锂、正极-石墨、电解液 LiAlCl4-SOCl2 负极：正极：3SOCl28eSO322S6Cl 化学方程式：8Li 3SOCl2=Li2SO3 6LiCl 2S，11.铅蓄电池：总化学方程式：PbPbO2+2H2SO4充电放电2PbSO4+2H2O 放电时负极：正极：12.铅蓄电池充电时 阴极：阳极：13.电解质是 KOH 溶液碱性电解质 负极：正极：总：2H2+O2=2H2O 14.电解质是 H2SO4溶液酸性电解质 负极：正极：总：2H2+O2=2H2O 15.电解质是 NaCl 溶液中性电解质 负极：正极：总：2H2+O2=2H2O 16.碱性电解质铂为两极、电解液 KOH 溶液 正极：负极：总反响方程式：2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O 17.酸性电解质铂为两极、电解液 H2SO4溶液 正极：负极：.1 总反响式：2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O 18.碱性电解质铂为两极、电解液 KOH 溶液 正极：负极：总反响方程式：CH4+2KOH+2O2=K2CO3+3H2O 19.酸性电解质铂为两极、电解液 H2SO4溶液 正极：负极：总反响方程式：CH4+2O2=CO2+2H2O 20.电解质是熔融碳酸盐K2CO3或Na2CO3 正极：负极：总反响方程式 C3H8+5O2=3CO2+4H2O 电解池及电化学防护 1原电池和电解池的比较：装置 原电池 电解池 实例 定义 借助活泼性不同的两种电极发生的氧化复原反响，将化学能转变为电能的装置。借助外加电流引起的非自发的氧化复原反响，将电能转化为化学能的装置。原理 利用氧化复原反响在不同区域进展，以适当方式连接起来，获得电流。在外加直流电源的作用下，电解质的阴阳离子在阴阳两级发生氧化复原反响的过程。形成条件 电极：活泼性不同的两种导体相连；电解质溶液：能与电极反响；形成闭合回路；能自发进展的氧化复原反响。电源直流电源；电极惰性或活性电极；电解质水溶液或熔化态。反响类型 自发的氧化复原反响 非自发的氧化复原反响.1 电极名称 由电极本身性质决定：正极：材料性质较不活泼的电极；负极：材料性质较活泼的电极。由外电源决定：阳极：连电源的正极；阴极：连电源的负极；离子移向 阴离子移向阴极，阳离子移向阳极。阴离子移向阳极，阳离子移向阴极。电极反响 负极：Zn-2e-=Zn2+氧化反响 正极：2H+2e-=H2复原反响 阴极：Cu2+2e-=Cu 复原反响、得电子 阳极：2Cl-2e-=Cl2 氧化反响、失电子 应用 抗金属的电化腐蚀；实用电池。电解食盐水氯碱工业；电镀镀铜；电冶冶炼 Na、Mg、Al；精炼精铜。2电解反响中反响物的判断放电顺序 阴极:阴极材料总是受到保护无论是活泼电极还是惰性电极均不参与反响故溶液中阳离子得电子 阳离子得电子顺序 金属活动顺序表的反表：阳离子放电顺序与浓度有关，并不绝对 Ag+Hg2+Cu2+(H+)Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+Al3+Mg2+Na+Ca2+K+阳极 A.假设阳极是活性电极时：电极本身被氧化，溶液中的离子不放电 B.阳极材料是惰性电极(C、Pt、Au、Ti 等)时：阴离子失电子：S2 I Br Cl OHNO3等含氧酸根离子 F 3电解反响方程式的书写步骤：分析电解质溶液中存在的离子；看阳极电极材料，确定阳极参加反响的物质。假设阳极材料为活性电极，则电极材料本身放电。假设阳极材料为惰性电极，则阳极是溶液中的阴离子按照放电顺序进展放电。确定电极、写出电极反响式；写出电解方程式。如：阳极材料为惰性电极材料 电解 NaCl 溶液放氢生碱型：溶质、溶剂均发生电解反响，pH 增大。活泼金属的无氧酸盐 2NaCl+2H2O 电解=H2+Cl2+2NaOH .1 电解 CuSO4溶液放氧生酸型：溶质、溶剂均发生电解反响，pH 减小。不活泼金属的含氧酸盐 2CuSO4+2H2O电解=2Cu+O2+2H2SO4 电解 CuCl2溶液电解电解质本身：溶剂不变，实际上是电解溶质，pH 增大。不活泼金属的无氧酸盐 CuCl2电解=CuCl2 电解盐酸电解电解质本身：无氧酸 2HCl 电解=H2Cl2 电解稀 H2SO4、NaOH 溶液、Na2SO4溶液电解水型：溶质不变，实际上是电解水，pH 分别减小、增大、不变。酸、碱、盐的参加增加了溶液导电性,从而加快电解速率不是起催化作用。含氧酸、强碱和活泼金属的含氧酸盐 阳极：4OH4e电解=2H2OO2 阴极：4H4e电解=2H2 电解方程式：2H2O电解=2H2+O2，假设阳极材料为活性电极，如用铜电极电解 Na2SO4溶液:Cu+2H2O电解=Cu(OH)2+H2 注意：不是电解水。4电镀电解精炼铜(1)定义：利用电解原理在*些金属外表镀上已薄层其他金属或合金的方法。其实质是一种特殊情况下的电解。(2)构成：阴极:待镀金属制品 阳极：镀层金属粗铜 电镀液：含镀层金属离子的电解质溶液 如：在铁制品外表电镀铜：阳极铜：Cu 2e=Cu2+阴极铁制品：Cu2+2e=Cu 电解精炼铜的结果：阳极上粗铜逐渐溶解，杂质 Ag、Pt 等沉积在电解槽的底部，形成阳极泥阳极，阴极上纯铜逐渐析出。理论上电解质溶液浓度在电镀过程中保持不变只需更换阴极电极。5金属的腐蚀(1)概念：金属或合金与周围的物质发生反响而引起损耗的现象。(2)实质：属原子电子变成阳离子的过程即金属发生了反响。(3)类型：根据与金属不同，可分为化学腐蚀 金属跟接触到的枯燥气体如(O2、Cl2、SO2.1 等)或非电解质液体(如石油)等直接发生而引起的腐蚀和电化学腐蚀不纯的金属跟电解质溶液接触时，会发生电化学反响，比较活泼的金属失去电子而被氧化(4)电化学腐蚀的两种类型 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 条件 水膜呈酸性 水膜呈中性或酸性很弱或碱性 电极反响 负极 Fe Fe2e=Fe2+2Fe4e=2Fe2 正极 C 2H2e=H2 O22H2O4e=4OH 总反响 Fe2H+=Fe2 H2 2Fe2H2OO2=2 Fe(OH)2 4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3 联系 通常两种腐蚀同时存在，但吸氧腐蚀更普遍。6金属的防护 (1)电化学保护 牺牲阳极的阴极保护法 被保护的金属上连接一种更的金属，被保护的金属作原电池的正极。外加电流的阴极保护法 被保护的金属与电源的极相连，作电解池的阴极。(2)其他防护 改变金属部组织构造，如制成不锈钢等。金属外表加保护层，如在金属外表喷油漆、涂油脂、电镀或外表钝化等方法。