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电化学中原电池电极反应式的书写是高考常考的热点之一,掌握电极反应式的书写规律和技巧是学好电化学的前提.下面结合笔者多年的教学经验和对近年高考试题的研究,对电极反应式的书写方法归纳如下.
一、书写原则
负极:还原剂-ne-+介质=氧化产物(发生氧化反应) ①
正极:氧化剂+ne-+介质=还原产物(发生还原反应) ②
电池总反应:还原剂+氧化剂+介质=氧化产物+还原产物+其他③
①+②=③,即两个电极反应式相加即得电池总反应(必须用离子方程式表示),用电池总反应减去较简单电极的反应式即为较复杂电极的反应式,整个过程①、②、③式都要遵循电子转移守恒、电荷守恒和质量守恒.
二、书写注意事项
1.准确判断原电池的正负极
一定要根据溶液中自发进行的氧化还原反应来确定原电池的正负极.一般来说,较活泼的金属失去电子,为原电池的负极,但不是绝对的.
例1将镁条和铝片同时插入稀盐酸中构成原电池,写出电极反应式.
解析:负极为Mg,此时电极反应式为:
负极:Mg-2e-= Mg2+ ,正极:2H++2e-= H2↑
例2将铜片和铝片同时插入浓硝酸中组成原电池,写出电极反应式.
解析:由于铝在浓硝酸中发生了钝化,铜却失去电子是原电池的负极被氧化,此时的电极反应式为:
负极:Cu-2e-= Cu2+
正极:2NO-3+ 4H+ +2e-= 2NO2↑+2H2O
2.要考虑介质是否参与反应
在书写正负极上发生的电极反应时还要考虑介质的影响,即电极产物在该电解质环境中能否稳定存在,不能共存时应考虑其与电解质之间的后续反应.
例3请分别写出氢氧燃料电池在以下四种介质中的电极反应式.
总反应12H2 + O2= 2H2O介质1①Na2SO4溶液1②KOH溶液1③稀H2SO4
溶液1④高温固体氧化锆
—氧化钇负极 正极 解析:氢氧燃料电池中反应实质为:2H2+O2=2H2O.其电极反应式为:负极:2H2-4e-=4H+ ,正极:O2+4e-=2O2-.在不同介质中H+、O2-会与电解质发生不同的反应,故电极反应也相应不同.
①中性介质Na2SO4溶液:H+能稳定存在,O2-会与H2O结合成OH-,其电极反应式为:负极:2H2-4e-=4H+,正极:O2+4e-+2H2O = 4OH-.
②碱性介质KOH溶液:H+不能稳定存在会与OH-结合成水,而O2-也不能稳定存在会与H2O结合形成OH-,其电极反应式为:负极:2H2-4e-+4OH-=2H2O ,正极:O2+4e-+2H2O = 4OH-.
一、书写原则
负极:还原剂-ne-+介质=氧化产物(发生氧化反应) ①
正极:氧化剂+ne-+介质=还原产物(发生还原反应) ②
电池总反应:还原剂+氧化剂+介质=氧化产物+还原产物+其他③
①+②=③,即两个电极反应式相加即得电池总反应(必须用离子方程式表示),用电池总反应减去较简单电极的反应式即为较复杂电极的反应式,整个过程①、②、③式都要遵循电子转移守恒、电荷守恒和质量守恒.
二、书写注意事项
1.准确判断原电池的正负极
一定要根据溶液中自发进行的氧化还原反应来确定原电池的正负极.一般来说,较活泼的金属失去电子,为原电池的负极,但不是绝对的.
例1将镁条和铝片同时插入稀盐酸中构成原电池,写出电极反应式.
解析:负极为Mg,此时电极反应式为:
负极:Mg-2e-= Mg2+ ,正极:2H++2e-= H2↑
例2将铜片和铝片同时插入浓硝酸中组成原电池,写出电极反应式.
解析:由于铝在浓硝酸中发生了钝化,铜却失去电子是原电池的负极被氧化,此时的电极反应式为:
负极:Cu-2e-= Cu2+
正极:2NO-3+ 4H+ +2e-= 2NO2↑+2H2O
2.要考虑介质是否参与反应
在书写正负极上发生的电极反应时还要考虑介质的影响,即电极产物在该电解质环境中能否稳定存在,不能共存时应考虑其与电解质之间的后续反应.
例3请分别写出氢氧燃料电池在以下四种介质中的电极反应式.
总反应12H2 + O2= 2H2O介质1①Na2SO4溶液1②KOH溶液1③稀H2SO4
溶液1④高温固体氧化锆
—氧化钇负极 正极 解析:氢氧燃料电池中反应实质为:2H2+O2=2H2O.其电极反应式为:负极:2H2-4e-=4H+ ,正极:O2+4e-=2O2-.在不同介质中H+、O2-会与电解质发生不同的反应,故电极反应也相应不同.
①中性介质Na2SO4溶液:H+能稳定存在,O2-会与H2O结合成OH-,其电极反应式为:负极:2H2-4e-=4H+,正极:O2+4e-+2H2O = 4OH-.
②碱性介质KOH溶液:H+不能稳定存在会与OH-结合成水,而O2-也不能稳定存在会与H2O结合形成OH-,其电极反应式为:负极:2H2-4e-+4OH-=2H2O ,正极:O2+4e-+2H2O = 4OH-.