Question

书写电极方程式的方法

Answer 1

书写电极反应式的方法

 

原电池电极电池反应式的书写是电化学的难点，要写好电极电池反应式关键在于抓住电极电池反应的规律。

从铜锌原电池、干电池、铅蓄电池和氢氧燃料电池的电极电池反应我们可以看出，对于原电池的电极电池反应存在以下几个规律：

1.原电池的电极电池反应都符合质量守恒定律和电荷守恒定律；

2.原电池正极发生还原反应，负极发生氧化反应；

3.原电池的电池反应是两个电极反应的加和；

4.电解质溶液的酸碱性会影响到反应的产物；

5.对于二次电池，其充电过程是放电过程的逆过程。

鉴于以上规律，对于原电池电极电池反应式的书写可以从以下几个方面入手：

1.深刻把握原电池是氧化还原反应这一本质

从理论上讲，任何自发的氧化还原反应都可以设计成原电池。氧化反应发生在原电池的负极，还原反应发生在原电池的正极，元素化合价的变化量正是电子得失的数目。所以，当我们知道了一个原电池的电池反应式，就能顺利的找到两极的部分反应物和生成物，再根据质量守恒定律和电荷守恒定律就可以写出电极反应式。

2.充分利用电池反应和电极反应的关系

电池反应是两个电极反应的加和。所以，对于一个陌生的原电池，只知道了两个电极反应式就可以将二者相加写出电池反应式；如果知道了电池反应式和一个电极反应式就可以迅速利用相减写出另一个电极反应式。但要注意，在同一个原电池中，负极失去的电子数必定等于正极得到的电子数，所以在将电极反应式相加写电池反应式时，务必使正、负极反应式中转移的电子数相等。

3.高度注意电解质溶液的酸碱性

在酸性溶液中，不能出现OH^－；在碱性溶液中，不能出现H^＋。同理，在碱性物质作电解质时，碳元素在生成物中要写成CO₃^2－离子的形式，在酸性或中性物质作电解质时，碳元素在生成物中要写成CO₂的形式。

4.好好利用二次电池充电过程是放电过程的逆过程这一关系

二次电池中，放电时的负极是充电时的阴极，放电时的正极是充电时的阳极，电极反应互为逆过程。所以只要将电极反应式反应过来写，放电时的负极反应式就变成了充电时的阴极反应式，放电时的正极反应式就变成了充电时的阳极反应式。

抓住上述规律，再配合氢气、氧气、铁、锌的电极反应式，就能从容的写出电极反应式。

例1　银锌蓄电池是一种高能二次电池，它的质量小，体积小，目前主要用于人造地球卫星、宇宙火箭、电视转播站等的电源。它的电极材料是Zn和Ag₂O，用KOH溶液作电解液，放电时的电池反应是Zn＋Ag₂O===ZnO＋2Ag。下列关于银锌蓄电池的说法正确的是（　）。

A.银锌蓄电池在放电时，Zn作正极，Ag₂O作负极

B.银锌蓄电池在放电时，负极反应为Zn＋2OH^－ \* MERGEFORMAT '">  ZnO＋H₂O＋2e^－

C.银锌蓄电池在充电时，阳极反应为2Ag＋H₂O \* MERGEFORMAT '">  Ag₂O＋2H^＋＋2e^－

D.随着电池的使用，电解液的pH值逐渐减小

［解析］从放电时的电池反应可以看出，Zn元素化合价升高，失去电子，发生氧化反应；Ag元素化合价降低，得到电子，发生还原反应。根据原电池原理，负极发生氧化反应，正极发生还原反应，可知Zn作负极，Ag₂O作正极，故A错。B是对的，从电池反应可以判断出Zn失去两个电子被氧化成了ZnO，因为电池是用KOH作电解液，所以ZnO中的O只能由溶液中的OH^－提供，再根据质量守恒可知OH^－中的H元素在生成物中转化为H₂O（不可能是H^＋，因为溶液呈碱性），同时利用电荷守恒定律，就可以写出负极反应式。C错，因为所用电解质是KOH，所以反应中不能出现H^＋，其阳极反应应该是放电时正极反应的逆反应，正极反应式是Ag₂O＋H₂O＋2e^－ \* MERGEFORMAT '">2Ag＋2OH^－（可用电池反应式减去负极反应式得到），所以充电时的阳极反应式是

2Ag＋2OH^－ \* MERGEFORMAT  '">Ag₂O＋H₂O＋2e^－。从电池反应可以看出没有H^＋和OH^－以及H₂O的生成和消耗，所以pH保持不变，故D错。

例2　目前有一种甲醇燃料电池，用铂作电极，KOH溶液作电解质溶液，发生的电池反应为2CH₃OH＋3O₂＋4OH^－ \* MERGEFORMAT  '">2CO₃^2－＋6H₂O，则该电池在工作时，负极上的电极反应是_____________________，正极上的电极反应是_______________________。

　　［解析］该电池在碱性电解质溶液中反应，O₂被还原，应该得到OH^－，所以正极反应为O₂＋2H₂O＋4e^－ \* MERGEFORMAT '">  4OH^－，用电池反应式减去正极反应式，就得到负极反应为2CH₃OH＋16OH^－ \*  MERGEFORMAT '">2CO₃^2－＋12H₂O＋12e^－（这里要注意，两式相减的目的是为了消去正极反应物，所以应当先将正极反应式乘以3再相减）。

 

练习：

充电

放电

1.高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池能长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的电池反应式是：3Zn＋2K₂FeO₄＋5H₂O       \* MERGEFORMAT '">3ZnO＋2Fe(OH)₃＋4KOH。下列对高铁电池的叙述不正确的是（　）。

A.放电时每转移3mole^－，正极有1molK₂FeO₄被氧化

B.放电时负极的电极反应为Zn＋2OH^－ \* MERGEFORMAT  '">ZnO＋H₂O＋2e^－

C.放电时正极附近溶液的碱性增强

D.充电时，阳极反应为Fe(OH)₃＋5OH^－ \* MERGEFORMAT  '">FeO₄^2－＋4H₂O＋3e^－

2.  熔融盐燃料电池具有高的发电效率，有一种熔融盐燃料电池是用CO作负极燃气，氧气与CO₂的混合气体作正极助燃气，用熔融的Li₂CO₃和Na₂CO₃作电解质，在650℃下工作，发生反应的电极反应是：负极：CO＋CO₃^2－ \* MERGEFORMAT '">  2CO₂＋2e^－，正极：O₂＋2CO₂＋4e^－ \* MERGEFORMAT '">  2CO₃^2－，则其电池反应是______________。进入正极的CO₂来自何处？。____________________

参考答案：

1.A

［解析］A错，放电时，K₂FeO₄被还原。B对，从电池反应可以判断出Zn被氧化成了ZnO，因为电池是用KOH作电解液，所以ZnO中的O只能由溶液中的OH^－提供，再根据质量守恒和电荷守恒，就可以写出负极反应式为Zn＋2OH^－ \* MERGEFORMAT  '">ZnO＋H₂O＋2e^－。C的判断需要写出正极反应，正极反应式可以用电池反应式减去负极反应式得到FeO₄^2－＋4H₂O＋3e^－ \* MERGEFORMAT  '">Fe(OH)₃＋5OH^－（先将负极反应式乘以3再相减以消去Zn，该反应将化学计量数化到了最简，也可以不进行化简），因此，放电时正极附近溶液的碱性增强，C对。D对，充电时阳极反应是放电时正极反应的逆反应。

2.2CO＋O₂===2CO₂ 来自负极产物

［解析］先将负极反应乘以2得到2CO＋2CO₃^2－ \* MERGEFORMAT  '">2CO₂＋4e^－，再将正极反应式与负极反应式相加得到2CO＋O₂===2CO₂（正、负极转移电子数相等，相加时才会得到电池反应式）。CO₂正好是负极的反应产物，所以进入正极CO₂应当来自负极产物，如果用其方式会造成浪费及CO₂的过量排放

杂谈

 

。

追问

如果Al作为负极，电解质溶液是NaOH，负极电解式怎么写，为什么？谢谢

Answer 2

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）的显色情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－。

Answer 3

一．
首先确定阳极和阴极，确定电子的得失方向，如果可以尽量写出总反应方程式。
二．
我们应该先写阳极的电极方程式（一般来说阳极比阴极容易写），然后最重要的也是最难的就是注意条件，条件分为碱性和酸性：在酸性条件下电极方程式中一定会出现H离子，生成的气体正常写出；在碱性条件下，电极方程式一定会出现OH根离子，有几率出现H2O分子，生成的气体要考虑是否与OH根反应，比如CO2就不能直接写出，要与2mol的OH更离子生成CO3根离子，同时总反应的方程式也要发生改变。
三．
在写完阳极的方程式后，阴极的电极方程式就可以直接用总反应方程式减去阳极的电极方程式。如果不能，就根据电子的得失慢慢配了。
四．
检验阳极和阴极电极方程式加起来是否和总反应相同，注意在干电池中气体可以不写气体符号。