2022年高考小专题电化学中电极反应式的书写技巧.docx
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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载高考小专题:电化学中电极反应式的书写技巧电化学中电极反应式的书写不仅是电化学教学的重点和难点,更是高考的热点题型之一,下面就如何正确书写电极反应式进行了较为详尽的归纳总结,旨在“ 抛砖引玉” ;一、原电池中电极反应式的书写1、先确定原电池的正负极,列出正负极上的反应物质,并标出相同数目电子的得失;2、留意负极反应生成的阳离子与电解质溶液中的阴离子是否共存;如不共存,就该电解质溶液中的阴离子应写入负极反应式 ,如 AlCuNaHCO 3 溶液构成的原电池中,因 Al 失去电子生成的 Al 3+能与 HCO 3反应: Al 3+3
2、HCO 3 =AlOH 3 +3CO2 ,故铝件(负极)上发生的反应为: Al3e +3HCO 3 =AlOH 3 +3CO2 ,而不是仅仅写为:Al3e =Al 3+;3、如正极上的反应物质是 O 2,且电解质溶液为中性或碱性,电极反应式中不能显现 H +,且水必需写入正极反应式中,与 O2 结合生成 OH-,如电解质溶液为酸性,电极反应式中不能显现 OH,且 H +必需写入正极反应式中,与 O2 结合生成水;如例 1、例 2;4、正负极反应式相加(电子守恒)得到电池反应的总反应式;如已知电池反应的总反应式,可先写出较易书写的电极反应式,然后在电子守恒的基础上,总反应式减去较易写出的电极反应
3、式,即得到较难写出的电极反应式;如例 2;例 1、有人设计以 Pt 和 Zn 为电极材料,埋入人体内作为作为某种心脏病人的心脏起搏器的能源; 它依靠跟人体内体液中含有肯定浓度的溶解氧、H +和 Zn 2+进行工作, 试写出该电池的两极反应式;解析:金属铂是相对惰性的,金属锌是相对活泼的,所以锌是负极, Zn 失电子成为 Zn 2+,而不是 ZnO 或 ZnOH 2,由于题目已告知 H +参加作用;正极上 O2 得电子成为负二价氧,在 H +作用下确定不是 O 2-、 OH-等形式,而只能是产物水;故发生以下电极反应:负极: 2Zn 4e-= 2Zn 2+,正极: O2 + 4H + + 4e-
4、 = 2H 2O ;例 2、用金属铂片插入 KOH 溶液中作电极, 在两极上分别通入甲烷和氧气,形成甲烷氧气燃料电池,该电池反应的离子方程式为:CH 4+2O 2+2OH-=CO 3 2-+3H 2O,试写出该电池的两极反应式;解析:从总反应式看,O2 得电子参加正极反应,在强碱性溶液中,O 2 得电子与 H 2O 结合生成 OH-,故正极反应式为:2O2+4H 2O+8e- =8OH-;负极上的反应式就可用总反应式减去正极反应式(电子守恒)得 CH 4+10OH-8e-= CO 3 2-+7H 2O;二、电解池中电极反应式的书写1、第一看阳极材料,假如阳极是活泼电极(金属活动次序表 电子,阳
5、极不断溶解,溶液中的阴离子不能失电子;Ag 以前),就应是阳极失2、假如阳极是惰性电极(Pt、Au、石墨),就应是电解质溶液中的离子放电,应依据离子的放电次序进行书写电极反应式;阳极(惰性电极)发生氧化反应,阴离子失去电子被氧化的次序为:S 2-SO3 2-I-Br -Cl-OH-水电离的 OH-含氧酸根离子F-;阴极发生仍原反应,阳离子得到电子被仍原的次序为:Ag +Hg 2+ Fe 3+Cu 2+(酸电离出的 H +)Pb 2+Sn 2+ Fe 2+Zn 2+(水电离出的 H +)Al 3+Mg 2+Na +Ca 2+K +;(注:在水溶液中 Al 3+、Mg 2+、Na +、Ca 2+、
6、K +这些活泼金属阳离子不被仍原,这些活泼金属的冶炼往往采纳电解无水熔融态盐或氧化物而制得);例 3、写出用石墨作电极,电解饱和食盐水的电极反应式;名师归纳总结 解析:由于电极材料为石墨,是惰性电极,不参加电极反应,就电极反应式的书写只考虑溶液中的离子放电次序即可;溶液中的离子:Cl- 、Na + 、OH- 、H +,移向阳极的阴离子第 1 页,共 8 页有 Cl-和水电离出的OH-,但在阳极上放电的是Cl-;移向阴极的阳离子有Na+和水电离出的H+,但在阴极上放电的是H+;所以上述电解池的电极反应为:- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 阳极: 2Cl学
7、习必备欢迎下载-= H 2 +2OH-;-2e-= Cl 2 ,阴极: 2H+2e-= H 2 或 2H 2O+2e如将上述石墨电极改成铜作电极,试写出电解饱和食盐水的电极反应式;解析: 由于电极材料为 Cu,是活泼电极, 铜参加阳极反应, 溶液中的阴离子不能失电子,但阴极反应仍按溶液中的阳离子放电次序书写;该电解池的电极反应为:阳极: Cu2e-= Cu2+,阴极: 2H+2e-= H 2 或 2H 2O+2e-= H 2 +2OH-;2+得电子情形(注:阳极产生的Cu2+可与阴极产生的OH-结合成 CuOH 2沉淀,不会有Cu发生;)三、可充电电池电极反应式的书写可充电电池是联系原电池与电
8、解池的桥梁,它也是电化学学问的重要学问点;放电为原电池反应,充电为电解池反应;原电池的负极反应与电解池的阴极反应,原电池的正极反应与电解池的阳极反应互为逆反应;只要我们按前面方法能娴熟书写放电 即原电池 的电极反应式,就能很快写出充电 即电解池 的电极反应式;例 4、铅蓄电池反应为:Pb+PbO 2+2H 2SO4 2PbSO 4+2H 2O ;试写出放电和充电时的电极反应式;解析:由于放电为原电池反应:Pb+PbO 2+2H 2SO4 =2PbSO 4+2H 2O;Pb 失电子发生负极反应,产生的Pb2+在 H2SO4 溶液中结合SO42-生成难溶于水的PbSO4,故其负极反应式为:Pb+S
9、O 42-2e-=PbSO 4;由电子守恒可知,其正极反应式为总式减去负极反应式:PbO 2+ SO42-+4H+2e-= PbSO 4+2H 2O;充电为电解池反应,其电极反应式书写是这样的,阴极反应式为原电池负极反应式的逆反应, 即 PbSO4+2e-=Pb+SO 4 2-;阳极反应式为原电池正极反应式的逆反应,即 PbSO4+2H 2O2e-= PbO 2+ SO42-+4H+;四、特殊情形电极反应式的书写在书写电极反应式时,肯定要留意一些特殊情形;1、留意溶液中的离子浓度的转变会引起离子放电次序的转变 溶液中的离子浓度转变,有时可导致离子放电次序的转变;例 5、在给某镀件镀锌时,电镀液
10、是饱和ZnCl 2 溶液,试写出该电镀池的电极反应式;解析:在饱和 ZnCl 2 溶液中,放电才能:H +Zn 2+,但溶液中 Zn 2+的浓度远大于水电离出来的 H +的浓度,所以阴极应是 Zn 2+放电,而不是 H +放电;其电极反应式为:阳极:Zn2e-= Zn 2+;阴极: Zn 2+2e-= Zn ;2、留意电解质溶液的转变会引起电极正负的转变在原电池中,一般较活泼金属作负极,但当电解质溶液发生转变时,较活泼金属就不一定作负极了;例 6、将铜片和铝片用导线相连,分别同时插入稀 极反应式;H 2SO4 和浓 HNO 3 中,写出两池的电解析:在稀 H 2SO4 作电解质溶液的原电池中,
11、较活泼的铝被氧化作负极,铜作正极;其电极反应为:负极( Al): 2Al6e-=2Al3+;正极( Cu): 6H+6e-= 3H 2 ;在浓 HNO 3 作电解质溶液的原电池中,由于 Al 在浓 HNO 3 中钝化,较不活泼的铜作负极,其电极反应为:负极(但随着反应的进行,浓Cu):Cu2e-= Cu2+;正极( Al):2NO 3-+4H+2e-=2 NO 2 +2H 2O;HNO 3 逐步变稀,正极电极反应又有:NO 3-+4H+3e-= NO +2H 2O ;3 、留意电解质溶液的酸碱性转变会引起电极反应的转变 有些电池如转变其电解质溶液的酸碱性,虽不会转变电池的正负极,但却转变了电极
12、反应;名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 8 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载例 7、如将例 2 中的电解质 电极反应式;KOH 溶液改为稀硫酸,其它条件不变,试写出该电池两极的解析:该题虽只转变了电解质溶液的酸碱性,但总反应式与例 2 不相同了,其总反应式为 CH 4+2O 2CO 2+2H 2O;这样,在正极上 O 2得电子生成的 O 2-会与稀硫酸中的 H +结合生成水,而不再生成 OH-( OH-能与 H +连续反应生成水) ;正极反应式为: 2O2+8H +8e- = 4H 2O,负极上的反应式就可用总反应式减去正极反应式(电
13、子守恒) 得:CH 4+2H 2O8e-= CO 2+8H +;电极反应式书写错误例析一、不能正确判定原电池正负极例 1、 将 Al 片和 Cu 片用导线相连,插入浓 错误:负极: 2Al-6e=2Al 3+正极: 6H +6e=3H 2HNO 3 中,形成原电池;解析:将 Al 片和 Cu 片用导线相连,插入浓 HNO 3,由于 Al 在浓硝酸中钝化,不能连续反应,而 Cu 却能与浓 HNO 3 连续反应,所以 Cu 为负极, Al 为正极,因此正负极的判定应依据氧化仍原反应的实质来确定,谁失去电子,谁做为负极;正确:负极: 2Cu-4e-=2Cu 2+正极: 2NO 3-+2e-+4H +
14、=2NO 2 +2H 2O 一、不能正确判定电极产物例 2、将 Al 片和 Cu 片用导线相连,插入稀NaOH 溶液中形成原电池;错误:负极: 2Al-6e-=2Al 3+ 正极: 6H +6e-=3H 2解析: Cu 片和 Al 片用导线相连插入 NaOH 溶液中,其实质是 Al 和 NaOH 溶液反应, 2Al+2NaOH+2H 2O=2NaAlO 2+3H 2 , Al 失去电子生成 AlO 2-,而正极由于 H +在碱性条件下不能大量存在,所以得到电子的物质是 H 2O 正确:负极: 2Al+8OH-6e-=2AlO 2-+4H 2O 正极: 6H 2O+6e-=3H 2 +6OH-二
15、、 忽视电极产物与电解质溶液反应例 3、氢氧燃料电池是一种高效低污染的新型电池,主要用于航天领域,它的电极材料一般为活化电极,具有很强的催化活性;如铂电极、活性炭电极等,电解质溶液一般为 40% 的 KOH 溶液,写出电极反应式:三、错误:负极: 2H 2-4e-=4H+正极: O 2+2H 2O+4e-=4OH-H 2O,解析:在负极H 2 失去电子生成H+,而 H+在碱性溶液中与OH-反应,生成因此应把两个式子合并为:2H 2+4OH-4e-=4H 2O 正确:负极: 2H 2+4OH-4e-=4H 2O 正极: O2+2H 2O+4e-=4OH-忽视了电解质的状态例 4、固体氧化物燃料电
16、池是由美国西屋公司研制开发的,它从固体氧化锆氧化钇为电解质,这种固体电解质在高温下答应氧离子O2-在其间通过;该电池的工作原理如下列图,其中多孔电极a、b 均不参加电极反应其电极反应式为;名师归纳总结 错误:负极: 2H 2-4e-=4H+正极: O2+2H 2O+4e=4OH-第 3 页,共 8 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载解析:此类燃料电池的电解质是固体,并不是水溶液,因此正极电极反应为:四、O 2+4e-=2O2-正确:负极: 2H 2+2O2-4e-=2H 2 正极: O 2+4e-=2O2-忽视了金属单质与阴、阳离子
17、的放电次序例 5、电解醋酸的浓溶液,以Pb 做电极,在电解过程中,无沉淀产生,但电解效率逐渐下降,同时 H +也随之降低,随后溶液不再导电,电解自然停止;1 电极反应是;2 电解总反应的方程式为;+2e-=H 2错误:阳极: 4OH4e-=O 2 +2H 2O 阴极: 2H分析:放电次序:阳极:非惰性电极 OH- CH 3COO-阴极: H +放电, Pb 2+与 CH 3COO-结合生成难电离的CH 3COO 2Pb 1此题属于电解的应用;用铅做阳极材料,依据电解规律,非惰性电极做阳极时,阳极本身被氧化而溶解,即 Pb-2e-=Pb 2+,而 Pb 2+与 CH 3COO-结合生成难电离的C
18、H 3COO 2Pb,所以阳极反应为:Pb+2CH 3COOH-2e-=CH 3COO 2Pb+2H +,阴极反应为: 2H +2e=H 22 电解总反应式为:Pb+2CH 3COOH CH 3COO 2Pb+H 2练习 1: 按图所示进行铁钉被腐蚀的试验,一周后观看:1 如试管中液面上升,发生的是腐蚀,电极反应:正极,负极;2 如试管中液面下降,发生的是腐蚀,电极反应:正极,负极;练习 2: 将铂电极插入氢氧化钾溶液,然后向两个电极分别通入甲烷等燃料和氧气等氧化剂组成的一种电池;由于所发生的反应类似于甲烷的燃烧,所以称为燃料电池;依据两极上反应实质判定通入甲烷的一极为电池的极,这一电极的反应
19、式为,该电池放电反应的总反应方程式为;练习 3 :设计出燃料电池使汽油氧化直接产生电流是本世纪最富有挑战性的课题之一,最近有人制造了一种燃料电池,一个电极通入空气,另一电极通入汽油蒸气,电池的电解质是掺杂了Y 2O3 的 ZrO 2 晶体,它在高温下能传导O2-,回答如下问题:1 以丁烷代表汽油,这个电池放电时发生的化学反应的化学方程式是:;2 这个电池的正极发生的反应是:,负极发生的反应是:, 固体电解质里的 O 2-的移动方向是: ,向外电路释放电子的电极是:;3 人们追求燃料电池氧化汽油而不在内燃机里燃烧汽油产生动力的主要缘由是什么?;( 4)汽油燃料电池最大的障碍是氧化不完全产生堵塞电
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