化学电源电极反应方程式的书写
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书写电极反应方程式:
1、根据电池装置图书写电极反应
2、根据电池总反应书写电极反应
3、电极反应基本上都是氧化还原反应,要遵循电子守恒及电荷守恒
在同一个原电池中,负极失去的电子数必等于正极得到的电子数
4、遵循加和性原则
两电极反应式相加,消去电子后得电池总反应式,利用此原则,电池总反应式减去已知的一电极反应式得另一电极反应方程式。
5、 遵循共存性原则
碱性溶液中二氧化碳不可能存在,也不会有氢离子参加反应或生成,同样在酸性溶液中,不会有氢氧根离子参加反应或生成,也不会有碳酸根离子的存在。
根据此原则,物质得失电子后在不同的介质环境中所存在的形式不同,可以根据电解质溶液的酸碱性来书写,确定水,氢氧根离子,氢离子在方程式的左边还是右边。
扩展资料:
常见的
1、铜锌非氧化性强酸溶液的原电池(伏打电池)(电极材料:铜片和锌片,电解质溶液:稀硫酸)
2、铝铜非氧化性强酸溶液的原电池(电极材料:铜和铝;电解质溶液:稀硫酸)
3、铝铜电池浓硝酸原电池(电极材料:铜片和铝片,电解质溶液:浓硝酸)
参考资料来源:百度百科-电极反应式
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推荐于2017-10-08
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一、常见化学电源:(大体可分为三类) 1、燃料电池: (1)氢氧燃料电池:2H2+O2=2H2O 当电解质溶液呈酸性时; 负极:2H2-4e-=4H+ 正极:O2+4e-+4H+=2H2O 当电解质溶液呈碱性时;电解质溶液为KOH溶液,
负极:2H2-4e-+4OH-=4H2O 正极:O
2+4e-+2H2O=4OH- (2)甲烷燃料电池: 用金属铂作电极, 用KOH溶液作电解质溶液。
负极:CH4 + 10 OH- -8e-==CO3 2- +7H2O 正极:2O2 + 4H2O +8e- == 8OH- 总反应式为:CH4 + 2O2 +2KOH==K2CO3+ 3H2O 用酸液作电解质溶液 负极:CH4 + 2H2O - 8e- = CO2 + 8H+ 正极:2O2 + 8H+ + 8e- = 4H2O 总反应:CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O (3)甲醇燃料电池:强碱作为电解质溶液 负极:2CH4O + 16OH- -12e-==2CO3 2- +12H2O 正极:3O2 + 6H2O +12e- == 12OH- 总反应式为:2CH4O + 3O2 +4OH-==2CO3 2- + 6H2O (4)熔融盐燃料电池:该电池用Li2CO3和的Na2CO3熔融盐混合物作电解质,CO为阳极燃气,空气与CO2的混合气为阴极助燃气,负极:2CO+2CO3 2- -4e-==4CO2 正极:O2 + 2CO2+4e- ==2CO3 2- 总反应式为:2CO +O2 ==2CO2 (5)固体氧化物燃料电池:固体氧化锆—氧化钇为电解质,这种固体电解质在高温下允许O 2-在其间通过。 负极:2H2 + 2O2--4e- = 2H2O 正极:O2 +4e- = 2O 2- 总反应式为:2H2 + O2 = 2H2O 2、蓄电池: (1)铅蓄电池: Pb和PbO2作电极材料,H2SO4作电解质溶液。 负极:Pb+SO4 2- -2e- = PbSO4 正极:PbO2 +4H+ + SO4 2- +2e- = PbSO4+2H2O 总反应式为:Pb+ PbO2+2H2SO4==2PbSO4+2H2O
(2)碱性镍—镉电池 该电池以Cd和NiO(OH) 作电极材料,NaOH作电解质溶液。 负极:Cd+2OH--2e- ==Cd(OH)2 正极:2NiO(OH)+2H2O +2e-==2Ni(OH)2+2OH- 总反应式为:Cd+2NiO(OH)+2H2O== Cd(OH)2+2Ni(OH)2 (3)氢镍可充电池 负极:H2+2OH--2e- ==2H2O 正极:2NiO(OH)+2H2O +2e-==2Ni(OH)2+2OH- 总反应式为:H2+2NiO(OH)== 2Ni(OH)2 3、一次性电池: (1)锌锰电池—干电池: (-)Zn︱KOH︱MnO2(+) 负极:Zn + 2OH- -2e- = Zn(OH)2 正极:2MnO2 + 2H2O + 2e - = 2MnOOH + 2OH- 总反应式为:Zn+2MnO2+2H2O = 2MnOOH + Zn(OH)2 (2)银锌电池—钮扣电池: (-)Zn︱KOH︱Ag2O(+)
负极:Zn+2OH--2e- = ZnO+H2O 正极:Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH- 总反应式为:Zn+ Ag2O = ZnO+2Ag (3)锂电池: 锂亚硫酰氯电池(Li-SOCl2):8Li+3SOCl2=6LiCl+Li2SO3+2S
负极: ; 正极: 。 (4)海水铝电池 “铝-空气-海水” 负极:4Al-12e- ==4Al 3+ 正极:3O2+4H2O+8e-==8OH- 总反应式为:4Al+3O2+6H2O==4Al(OH)3 二、电极反应式的书写 1、准确判断原电池的正负极 (1)铜片和铝片同时插入浓硝酸中 负极:Cu-2e- ==Cu 2+ 正极:2NO3-+4H + +2e-==2NO2+2H2O (2)镁铝合金放入6mol/L的NaOH溶液中
负极:2Al+8OH—6e-==2AlO2- +4H2O 正极:6H2O+6e-==3H2+6OH- 2、高度注意电解质的酸碱性 在正、负极上发生的电极反应不是孤立的,它往往与电解质溶液紧密联系。 在碱溶液中,不可能有H+ 出现,在酸溶液中,也不可能出现OH-。 又如CH4、CH3OH等燃料电池,在碱溶液中C元素以CO32-离子形式存在,而不是放出CO2。 3、牢牢抓住总的反应方程式 只要知道总反应方程式和其中的一个电极反应式,即可迅速写出另一个电极反应式。
负极:2H2-4e-+4OH-=4H2O 正极:O
2+4e-+2H2O=4OH- (2)甲烷燃料电池: 用金属铂作电极, 用KOH溶液作电解质溶液。
负极:CH4 + 10 OH- -8e-==CO3 2- +7H2O 正极:2O2 + 4H2O +8e- == 8OH- 总反应式为:CH4 + 2O2 +2KOH==K2CO3+ 3H2O 用酸液作电解质溶液 负极:CH4 + 2H2O - 8e- = CO2 + 8H+ 正极:2O2 + 8H+ + 8e- = 4H2O 总反应:CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O (3)甲醇燃料电池:强碱作为电解质溶液 负极:2CH4O + 16OH- -12e-==2CO3 2- +12H2O 正极:3O2 + 6H2O +12e- == 12OH- 总反应式为:2CH4O + 3O2 +4OH-==2CO3 2- + 6H2O (4)熔融盐燃料电池:该电池用Li2CO3和的Na2CO3熔融盐混合物作电解质,CO为阳极燃气,空气与CO2的混合气为阴极助燃气,负极:2CO+2CO3 2- -4e-==4CO2 正极:O2 + 2CO2+4e- ==2CO3 2- 总反应式为:2CO +O2 ==2CO2 (5)固体氧化物燃料电池:固体氧化锆—氧化钇为电解质,这种固体电解质在高温下允许O 2-在其间通过。 负极:2H2 + 2O2--4e- = 2H2O 正极:O2 +4e- = 2O 2- 总反应式为:2H2 + O2 = 2H2O 2、蓄电池: (1)铅蓄电池: Pb和PbO2作电极材料,H2SO4作电解质溶液。 负极:Pb+SO4 2- -2e- = PbSO4 正极:PbO2 +4H+ + SO4 2- +2e- = PbSO4+2H2O 总反应式为:Pb+ PbO2+2H2SO4==2PbSO4+2H2O
(2)碱性镍—镉电池 该电池以Cd和NiO(OH) 作电极材料,NaOH作电解质溶液。 负极:Cd+2OH--2e- ==Cd(OH)2 正极:2NiO(OH)+2H2O +2e-==2Ni(OH)2+2OH- 总反应式为:Cd+2NiO(OH)+2H2O== Cd(OH)2+2Ni(OH)2 (3)氢镍可充电池 负极:H2+2OH--2e- ==2H2O 正极:2NiO(OH)+2H2O +2e-==2Ni(OH)2+2OH- 总反应式为:H2+2NiO(OH)== 2Ni(OH)2 3、一次性电池: (1)锌锰电池—干电池: (-)Zn︱KOH︱MnO2(+) 负极:Zn + 2OH- -2e- = Zn(OH)2 正极:2MnO2 + 2H2O + 2e - = 2MnOOH + 2OH- 总反应式为:Zn+2MnO2+2H2O = 2MnOOH + Zn(OH)2 (2)银锌电池—钮扣电池: (-)Zn︱KOH︱Ag2O(+)
负极:Zn+2OH--2e- = ZnO+H2O 正极:Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH- 总反应式为:Zn+ Ag2O = ZnO+2Ag (3)锂电池: 锂亚硫酰氯电池(Li-SOCl2):8Li+3SOCl2=6LiCl+Li2SO3+2S
负极: ; 正极: 。 (4)海水铝电池 “铝-空气-海水” 负极:4Al-12e- ==4Al 3+ 正极:3O2+4H2O+8e-==8OH- 总反应式为:4Al+3O2+6H2O==4Al(OH)3 二、电极反应式的书写 1、准确判断原电池的正负极 (1)铜片和铝片同时插入浓硝酸中 负极:Cu-2e- ==Cu 2+ 正极:2NO3-+4H + +2e-==2NO2+2H2O (2)镁铝合金放入6mol/L的NaOH溶液中
负极:2Al+8OH—6e-==2AlO2- +4H2O 正极:6H2O+6e-==3H2+6OH- 2、高度注意电解质的酸碱性 在正、负极上发生的电极反应不是孤立的,它往往与电解质溶液紧密联系。 在碱溶液中,不可能有H+ 出现,在酸溶液中,也不可能出现OH-。 又如CH4、CH3OH等燃料电池,在碱溶液中C元素以CO32-离子形式存在,而不是放出CO2。 3、牢牢抓住总的反应方程式 只要知道总反应方程式和其中的一个电极反应式,即可迅速写出另一个电极反应式。
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1.干电池
(1)锌锰干电池 负极: 锌片(锌皮)
正极: MnO2、石墨棒(碳棒)
电解质:NH4Cl 、ZnCl2 、淀粉
电极反应 :
负极:Zn — 2e- = Zn2+
正极:MnO2 + 2 NH4+ +2e- → Mn2O3 + 2NH3 + H2O
总反应: Zn + MnO2 + 2 NH4+ → Zn2+ + Mn2O3 + 2NH3 + H2O
电池符号 Zn│ZnCl2、NH4Cl│MnO2,C
碱性锌锰电池: Zn│ZnCl2、 KOH│MnO2,C
电压:1.5v
(2)锌汞电池
负极: Zn(汞齐)
正极: HgO、碳粉
电解质: 饱和ZnO 、KOH糊状物
电极反应 :
负极:Zn (汞齐) + 2OH-→ ZnO + H2O + 2e-
正极:HgO + H2O +2e- → Hg +2OH-
总反应:Zn (汞齐) + HgO → ZnO + Hg
电池符号:Zn (汞齐)│ KOH (糊状,含饱和ZnO) │HgO(C)
电压:1.34v
2.蓄电池
(1)铅蓄电池
负极:Pb-Sb格板中填充海绵状Pb
正极:Pb-Sb格板的孔穴中填充PbO2
电解质:稀硫酸(30% 密度:1.2~1.3g.cm-3)
放电时的电极反应
负极 (Pb极): Pb + SO42- = PbSO4+ 2e- (氧化)
正极(PbO2极):PbO2 + 4H+ + SO42- + 2e- = PbSO4 + 2H2O(还原)
总反应: PbO2 + Pb + 2H2SO4 = 2 PbSO4 + 2H2O
充电时的电极反应
负极 (Pb极):PbSO4+ 2e- = Pb + SO42-
正极(PbO2极):PbSO4 + 2H2O = PbO2 + 4H+ + SO42- + 2e-
总反应:2 PbSO4 + 2H2O = PbO2 + Pb + 2H2SO4
充电、放电反应可写为:
PbO2 + Pb + 2H2SO4 = 2 PbSO4 + 2H2O
电动势:2.0v
(2) 碱性蓄电池(日常生活中使用的充电电池)
Ni—Cd电池 Cd │ KOH (20%) │NiO(OH)
电池反应: Cd + 2NiO(OH) + 2H2O = 2Ni (OH)2 + Cd (OH)2
Ni—Fe电池 Fe │ KOH (30%) │NiO(OH)
电池反应: Fe + 2NiO(OH) + 2H2O = 2Ni (OH)2 + Fe (OH)2
4.3.3新型燃料电池和高能电池
(1)燃料电池
还原剂(燃料): H2 联氨(NH2-NH2) CH3OH CH4——负极
氧化剂 : O2 空气——正极
电极材料: 多孔碳、多孔镍,Pt Pd Ag等贵金属(催化剂)
电解质: 碱性、酸性、固体电解质、高分子等
碱性氢—氧燃料电池
负极(燃料极)——多孔碳或多孔镍(吸附H2)
正极(空气极)——多孔性银或碳电极(吸附O2)
电解液——30%KOH溶液,置于正负极之间。
电池符号: (C)Ni│H2 │KOH (30%) │O2│Ag (C)
电池反应: 负极 2H2 + 4OH- = 4H2O + 4e- (氧化)
正极 O2 + 2H2O + 4e- = 4OH- (还原)
总反应 2H2 + O2 = 2H2O
电动势:1.229v
(2) 高能电池——具有高“比能量”和高“比功率”的电池
比能量、比功率——按电池的单位质量或单位体积计算的电池所能提供的电能和功率。
锂电池 EΘ(Li+/Li) = -3.04v
Li—MnO2非水电解质电池 :
负极——片状金属Li
正极——MnO2
电解质——LiClO4 + 混合有机溶剂(碳酸丙烯脂+二甲氧基乙烷)
隔膜——聚丙烯
电池符号: Li│LiClO4│MnO2 │C
电池反应:
负极: Li = Li+ + e-
正极: MnO2 + Li+ + e- = LiMnO2
总反应: Li + MnO2 = LiMnO2
(1)锌锰干电池 负极: 锌片(锌皮)
正极: MnO2、石墨棒(碳棒)
电解质:NH4Cl 、ZnCl2 、淀粉
电极反应 :
负极:Zn — 2e- = Zn2+
正极:MnO2 + 2 NH4+ +2e- → Mn2O3 + 2NH3 + H2O
总反应: Zn + MnO2 + 2 NH4+ → Zn2+ + Mn2O3 + 2NH3 + H2O
电池符号 Zn│ZnCl2、NH4Cl│MnO2,C
碱性锌锰电池: Zn│ZnCl2、 KOH│MnO2,C
电压:1.5v
(2)锌汞电池
负极: Zn(汞齐)
正极: HgO、碳粉
电解质: 饱和ZnO 、KOH糊状物
电极反应 :
负极:Zn (汞齐) + 2OH-→ ZnO + H2O + 2e-
正极:HgO + H2O +2e- → Hg +2OH-
总反应:Zn (汞齐) + HgO → ZnO + Hg
电池符号:Zn (汞齐)│ KOH (糊状,含饱和ZnO) │HgO(C)
电压:1.34v
2.蓄电池
(1)铅蓄电池
负极:Pb-Sb格板中填充海绵状Pb
正极:Pb-Sb格板的孔穴中填充PbO2
电解质:稀硫酸(30% 密度:1.2~1.3g.cm-3)
放电时的电极反应
负极 (Pb极): Pb + SO42- = PbSO4+ 2e- (氧化)
正极(PbO2极):PbO2 + 4H+ + SO42- + 2e- = PbSO4 + 2H2O(还原)
总反应: PbO2 + Pb + 2H2SO4 = 2 PbSO4 + 2H2O
充电时的电极反应
负极 (Pb极):PbSO4+ 2e- = Pb + SO42-
正极(PbO2极):PbSO4 + 2H2O = PbO2 + 4H+ + SO42- + 2e-
总反应:2 PbSO4 + 2H2O = PbO2 + Pb + 2H2SO4
充电、放电反应可写为:
PbO2 + Pb + 2H2SO4 = 2 PbSO4 + 2H2O
电动势:2.0v
(2) 碱性蓄电池(日常生活中使用的充电电池)
Ni—Cd电池 Cd │ KOH (20%) │NiO(OH)
电池反应: Cd + 2NiO(OH) + 2H2O = 2Ni (OH)2 + Cd (OH)2
Ni—Fe电池 Fe │ KOH (30%) │NiO(OH)
电池反应: Fe + 2NiO(OH) + 2H2O = 2Ni (OH)2 + Fe (OH)2
4.3.3新型燃料电池和高能电池
(1)燃料电池
还原剂(燃料): H2 联氨(NH2-NH2) CH3OH CH4——负极
氧化剂 : O2 空气——正极
电极材料: 多孔碳、多孔镍,Pt Pd Ag等贵金属(催化剂)
电解质: 碱性、酸性、固体电解质、高分子等
碱性氢—氧燃料电池
负极(燃料极)——多孔碳或多孔镍(吸附H2)
正极(空气极)——多孔性银或碳电极(吸附O2)
电解液——30%KOH溶液,置于正负极之间。
电池符号: (C)Ni│H2 │KOH (30%) │O2│Ag (C)
电池反应: 负极 2H2 + 4OH- = 4H2O + 4e- (氧化)
正极 O2 + 2H2O + 4e- = 4OH- (还原)
总反应 2H2 + O2 = 2H2O
电动势:1.229v
(2) 高能电池——具有高“比能量”和高“比功率”的电池
比能量、比功率——按电池的单位质量或单位体积计算的电池所能提供的电能和功率。
锂电池 EΘ(Li+/Li) = -3.04v
Li—MnO2非水电解质电池 :
负极——片状金属Li
正极——MnO2
电解质——LiClO4 + 混合有机溶剂(碳酸丙烯脂+二甲氧基乙烷)
隔膜——聚丙烯
电池符号: Li│LiClO4│MnO2 │C
电池反应:
负极: Li = Li+ + e-
正极: MnO2 + Li+ + e- = LiMnO2
总反应: Li + MnO2 = LiMnO2
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书写电极反应方程式:
1、根据电池装置图书写电极反应
2、根据电池总反应书写电极反应
3、电极反应基本上都是氧化还原反应,要遵循电子守恒及电荷守恒
在同一个原电池中,负极失去的电子数必等于正极得到的电子数
4、遵循加和性原则
两电极反应式相加,消去电子后得电池总反应式,利用此原则,电池总反应式减去已知的一电极反应式得另一电极反应方程式。
5、 遵循共存性原则
碱性溶液中二氧化碳不可能存在,也不会有氢离子参加反应或生成,同样在酸性溶液中,不会有氢氧根离子参加反应或生成,也不会有碳酸根离子的存在。
根据此原则,物质得失电子后在不同的介质环境中所存在的形式不同,可以根据电解质溶液的酸碱性来书写,确定水,氢氧根离子,氢离子在方程式的左边还是右边。
1、根据电池装置图书写电极反应
2、根据电池总反应书写电极反应
3、电极反应基本上都是氧化还原反应,要遵循电子守恒及电荷守恒
在同一个原电池中,负极失去的电子数必等于正极得到的电子数
4、遵循加和性原则
两电极反应式相加,消去电子后得电池总反应式,利用此原则,电池总反应式减去已知的一电极反应式得另一电极反应方程式。
5、 遵循共存性原则
碱性溶液中二氧化碳不可能存在,也不会有氢离子参加反应或生成,同样在酸性溶液中,不会有氢氧根离子参加反应或生成,也不会有碳酸根离子的存在。
根据此原则,物质得失电子后在不同的介质环境中所存在的形式不同,可以根据电解质溶液的酸碱性来书写,确定水,氢氧根离子,氢离子在方程式的左边还是右边。
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