电极方程式的书写

电极方程式的书写与计算高考化学重难点专项讲解1★考纲要求1、了解原电池和电解池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。2、了解常见化学电源的种类及其工作原理。3、理解金属发生电化学腐蚀的原因，金属腐蚀的危害，防止金属腐蚀的措施。★近三年高考电化学的主要特点（1）注重基础：判断电极、电极反应、电解产物以及电极反应的书写。（2）起点高：电化学、氧化还原反应、特别是新型电池等联系，考查的知识有一定的综合度。（3）注重实际：电化学知识与生产、生活知识(如金属的腐蚀与防护、铜的电解精炼、氯碱工业)以及新科技知识相结合。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。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。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。④如两极都是惰性电极（一般用于燃料电池），则可根据原电池原理分析，发生氧化反应的气体（或对应物质）所对应的一极为负极，燃料电池中则通入燃料的一极为负极，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。1、原电池电极反应式书写的一般步骤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：①两极电极反应式若要相加时则电子得失数目必须相等。②注意溶液的性质(溶液的酸碱性)。看负极反应生成的阳离子或产物与电解质溶液中的阴离子是否能反应，若能反应，则继续反应并将两步反应方程式相加得到该电极反应式中。例1、以Al、空气，海水为能源的海水电池。负极：正极：总：例2、甲醇、空气（含CO2），与碳酸锂熔融盐燃料电池。负极：正极：总：例3、有人设计以Pt和Zn为电极材料，埋入人体内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一定浓度的溶解氧、H+和Zn2+进行工作，试写出该电池的两极反应式。负极：正极：注重实际例4、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，试写出该电池的两极反应式。负极：正极：总反应：燃料电池中正极反应式的书写：1、电解质溶液为中性、碱性或弱酸性O2+2H2O+4e-=4OH-O2+4H++4e-=2H2O（熟记）若正极上的反应物质一般都是O23、电解质溶液为熔融氧化物，能传导O2-O2+4e-=O2-4、电解质溶液为质子交换膜，能传导H+O2+4H++4e-=2H2O2、电解质溶液为酸性5、电解质溶液为熔融碳酸盐，能传导CO32-O2+4e-+2CO2=2CO32-1、Al－Cu－NaHCO3溶液构成的原电池中，铝电极为极，电极反应为：练习1负负极正极总反应带盐桥的原电池:2、［2012·四川11］一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，负极上的反应为CH3CH2OH－4e－+H2O=CH3COOH+4H＋。下列有关说法正确的是A.检测时，电解质溶液中的H＋向负极移动B.若有0.4mol电子转移，则在标准状况下消耗4.48L氧气C.电池反应的化学方程式为：CH3CH2OH+O2=CH3COOH+H2OD.正极上发生的反应是：O2+4e－+2H2O=4OH－c高考题型已知反应AsO43-+2I-+2H+AsO33-+I2+H2O是可逆反应。设计如图装置(C1、C2均为石墨电极），分别进行下述操作：Ⅰ．向B烧杯中逐滴加入浓盐酸Ⅱ．向B烧杯中逐滴加入40%NaOH溶液结果发现电流计指针均发生偏转。据此，下列判断正确的是A．操作I过程中，C1为正极B．操作Ⅱ过程中，盐桥中的K+移向B烧杯溶液C．操作I过程中，C2棒上发生的反应为：AsO43-+2H++2e-=AsO33-+H2OD．操作Ⅱ过程中，C1棒上发生的反应为：2I-=I2+2e-电解池中电极反应式的书写小结1、看阳极材料，如果阳极是活泼电极（金属活动顺序表Ag以前），是阳极自身失电子。注意阳离子与电解质溶液能否反应。若能反应，则应把两步反应相加写入阳极反应式。2、如果阳极是惰性电极（Pt、Au、石墨），电解质溶液中的阴离子放电，根据离子的放电顺序书写电极反应式。阴离子失去电子被氧化的顺序为：S2-＞I-＞Br-＞Cl-＞OH-＞含氧酸根离子＞F-。3、阴极上阳离子得到电子发生还原反应被还原的顺序为：Ag+＞Fe3+＞Cu2+＞（酸电离出的H+）＞Fe2+＞Zn2+＞（水电离出的H+）＞Al3+＞Mg2+＞Na+＞Ca2+＞K+。（注：在水溶液中Al3+、Mg2+、Na+、Ca2+、K+这些活泼金属阳离子不被还原，这些活泼金属的冶炼往往采用电解无水熔融态盐或氧化物而制得）。阳极：阴极：总反应式：例1、写出用石墨作电极，电解CuSO4溶液写出电极反应式及总反应方程式。例2Na2FeO4是一种既能杀菌、消毒,又能絮凝净水的水处理剂,其电解制法如下图所示,请根据图示分析:Fe电极与电源的极相连，电极式为。Fe—6e-+8OH-=FeO42-+4H2O正例3（2013广州一模31（4）电解Na2HPO3溶液也可得到亚磷酸，装置示意图如下：①阴极的电极反应式为.②产品室中反应的离子方程式为...①2H++2e－=H2↑（2分）②HPO32－+2H+=H3PO3（2分）或：HPO32－+H+=H2PO3－、H2PO3－+H+=H3PO3（各1分）阳极阴极4、（2011广东32）（4）镀铝电解池中，金属铝为极，熔融盐电镀中铝元素和氯元素主要以AlCl4―和Al2Cl7―形式存在，铝电极的主要电极反应式为：Al-3e-+7AlCl4―=4Al2Cl7―巩固练习阳5、（2013江门一模）(5)工业上还可用电解法制备重铬酸钠，其装置示意图如右：阴极发生的电极反应式为：＿＿＿＿＿＿阳极发生的电极反应式为：＿＿＿＿＿＿巩固练习2H+＋2e－=H2↑（2分）4OH－-4e－=O2↑+2H2O（2分）提示：选修4p262CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O例5熔融状态下，Na单质和FeCl2能组成可充电电池（装置示意图如下），反应原理为：2Na+FeCl2Fe+2NaCl放电时，电池的正极反应式为__________________：充电时，_______（写物质名称）电极接电源的负极；该电极的反应方程式为：__________________：Fe2++2e－=FeNaNa++e－=Na无论原电池还是电解池，其反应都是氧化还原反应，应根据氧化还原反应书写电极反应式，一般步骤是：①判断，②书写，③兼顾，④检验。①判断：即准确判断电解池的电极名称和电极反应类型。判断方法阳极阴极与电源连接方式与电源正极相连与电源负极相连电子流动方向电子流出电子流入离子移动方向阴离子移向阳离子移向反应类型氧化反应还原反应电极现象溶解或产生有色气体析出金属或产生氢气②书写：即在确认电极材料的基础上，准确书写电极反应式和总反应式。这是学生感觉最难的地方，要突破这一点，需掌握以下步骤：记住粒子放电顺序，便可正确书写两极反应物、得失电子状况、产物；书写电极反应式时，要满足电荷守恒，同一个装置的两个电极反应式还要特别注意电子守恒。③兼顾：即注意介质。考虑介质中的微粒是否参与电极反应。④检验：即检验电极反应式是否满足质量守恒和电荷守恒。注意水等弱电解质在反应式中的书写：H2O在电极反应中可拆成H＋、OH－，但总反应中必须写成H2O(类似离子方程式的书写)的形式；电极反应加和起来是否与总反应式相符。5、［2012·海南16］(9分)新型高效的甲烷燃料电池采用铂为电极材料，两电极上分别通入CH4和O2，电解质为KOH溶液。某研究小组将两个甲烷燃料电池串联后作为电源，进行饱和氯化钠溶液电解实验，如图所示。回答下列问题：(1)甲烷燃料电池正极、负极的电极反应分别为、。(2)闭合K开关后，a、b电极上均有气体产生．其中b电极上得到的是，电解氯化钠溶液的总反应方程式为；2NaCl+2H2O===2NaOH+H2↑+Cl2↑2O2+4H2O+8e-==8OH-CH4-8e-+10OH-==CO32-+7H2OH2电解巩固练习6、蓄电池在放电时起原电池的作用，在充电时起电解池的作用。下面是爱迪生蓄电池分别在充电和放电时发生的反应：下列有关爱迪生蓄电池的推断错误的是()A．放电时，Fe是负极，NiO2是正极B．蓄电池的电极可以浸入某中酸性电解质溶液中C．充电时，阴极上的电极反应为：D．放电时，电解质溶液中的阴离子向正极方向移动答案：B、D。原电池和电解池的计算包括：两极产物的定量计算、溶液的计算、相对原子质量的计算和阿伏伽德罗常数测定的计算、根据电荷守恒量求产物的量与根据产物的量求电荷量。不论那类计算，均可以概括以下三类方法：二有关电化学的计算1、根据电子守恒法计算：依据是电路中转移的电子数目相等。用于串联电路、阴阳两极产物、正负极产物、电荷量等类型的计算。2、根据总反应式计算：先写出电极反应在写出总反应式，根据总反应式比例计算。3、根据关系式计算：由电子守恒关系建立已知量与未知量之间的笔记关系。常见微粒间的计量关系式为：4e-~4H+~4OH-~4Cl-~4Ag+~2Cu2+~2H2~O2~2Cl2~4Ag~2Cu~2H2O电解产物的计算是高考中可能考查的基本内容。解题思路通常有两种：一种是根据总的电解方程式，即根据化学方程式进行计算。另一种是根据电极反应，运用阳极与阴极的电子转移数相等进行计算。常见的题型有：一、单一溶液的电解用两个惰性电极插入500mLAgNO3溶液中，通电电解。当电解液的pH从6.0变为3.0时（设电解时阴极没有氢气逸出，且电解液体积变化可以忽略），电极上析出的质量是A.27mgB.54mgC.108mgD.216mg用惰性电极电解AgNO3溶液时，发生的反应为：4AgNO3+2H2O==4Ag+O2↑+4HNO3因为有HNO3生成，所以pH要变小。生成HNO3的物质的量为(10-3－10-6)×0.5≈0.5×10-3mol，所以析出银的质量为0.5×10-3mol×108g/mol=54mg一、单一溶液的电解25℃，电解一定量的硫酸钠饱和溶液。一段时间后，阴极析出a摩尔气体，同时有m克Na2SO4.10H2O晶体析出.若温度不变，此时溶液中溶质的质量分数是多少？电解硫酸钠溶液实际上是电解水，阴极氢离子得电子，生成氢气amol，就有amol水被电解。析出mg硫酸钠晶体，那么晶体与amol水混合得到的是该温度下硫酸钠的饱和溶液。最终的还是饱和溶液，质量分数(142m/322)/(m+18a)*100%。二、混合溶液的电解在100mLH2SO4和CuSO4的混合液中用石墨做电极电解，两极均收集到2.24L气体（标况），则原混合液中Cu2+的物质的量浓度为A.1moL/LB.2moL/LC.3moL/LD.4moL/L二、混合溶液的电解将0.2moLAgNO3、0.4moLCu(NO3)2、0.6moLKCl溶于水，配成100mL的溶液，用石墨做电极电解一段时间后，在一极析出0.3moLCu，此时在另一极收集到气体体积为（标况）A.4.48LB.5.6LC.6.72LD.7.84L二、混合溶液的电解在1LK2SO4和CuSO4的混合液中,c(SO42-)=2moL/L,用石墨做电极电解，两极均收集到22.4L气体（标况），则原混合液中K+的物质的量浓度为？三、非惰性电极做阳极的电解用质量均为100g的铜做电极，电解AgNO3溶液，一段时间后，两电极质量相差28g,此时两电极质量分别为：A.阳极93.6g阴极121.6gB.阳极100g阴极128gC.阳极91