原电池电极反应式的书写技巧

原电池电极反应式的书写技巧对于原电池的初学者，电极反应式的书写是一大难点，如何较轻松的解决这一难点，关键是掌握书写电极反应式的书写技巧。根据原电池原理可得：负极：失电子发生氧化反应（一般通式：MMn++ne-）正极：得电子发生还原反应（一般通式：N+me-Nm-）要把电极反应式准确写出，最关键的是把握准总反应，我们可以通过总反应进一步写出电极反应式，即通总反应判断出发生氧化和还原的物质（原电池的条件之一就是自发的发生氧化还原反应），将氧化与还原反应分开，结合反应环境，便可得到两极反应。一、原电池电极反应式书写技巧1、凡有金属参与的原电池反应一般较活泼金属做负极：如：⑴Mg、Al在酸性（非氧化性酸）环境中构成原电池活泼金属做负极解析：在酸性环境中Mg比Al活泼，其反应实质为Mg的析氢蚀：∴负极：Mg→Mg2++2e-正极：2H++2e-→H2↑总反应式：Mg+2H+=Mg2+H2↑铜锌原电池就是这样的原理。（2）较活泼金属不一定做负极，要看哪种金属自发发生反应：如：Mg、Al在碱性环境中构成的原电池，相对不活泼的Al做负极解析：在碱性环境中Al比Mg活泼，其反实质为Al与碱溶液的反应：2Al+2OH-+6H2O=2AlO2-+3H2↑+4H2O∴负极：2Al+8OH-→2[Al（OH）4]-+6e-正极：6H2O+6e-→3H2↑+6OH-注意：Al-3e-=Al3+，此时Al3+在碱性环境不能稳定存在，会与OH-（过量）结合转化为[Al（OH）4]-。再如：Fe、Cu常温下在浓H2SO4、HNO3溶液中构成的原电池也是如此。2、燃料电池：（1）关键是负极的电极反应式书写，因为我们知道，一般的燃料电池大多是可燃性物质与氧气及电解质溶液共同组成的原电池，虽然可燃性物质与氧气在不同的电极反应，但其总反应方程式应该是可燃物在氧气中燃烧。当然由于涉及电解质溶液，所以燃烧产物可能还要与电解质溶液反应，再写出燃烧产物与电解质溶液反应的方程式，从而得到总反应方程式。这一步对大多数学生而言没什么难度。由于在反应中氧气由0价变为－2价，得电子，即O2作氧化剂是正极，接下来我们即可写出正极的电极反应式：①若此时电解质溶液为酸性，则反应过程可以理解为：正极上首先发生：O2+4e-→2O2+由于在酸性环境中大量存在H+故O2-会与H+结合成H20，故正极反应式应为：O2+4e＋4H+→2H2O；②当然若电解质为中性或碱性时，则正极反应式就应只是O2+4e+2H2O→4OH_。此时负极的反应式就可以由总电极方程式减去正极的电极方程式得到（注意此时唯一值得注意的是要将方程式中的氧气抵消掉）。又称为加减法书写电极反应式：如，熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视，可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，CO为阳极染气，空气与CO2的混合气为阴极助燃气，制得在650℃下工作的燃料电池。完成有关的电池反应：阳极电池反应式：2CO＋2CO32－→4CO2＋4e－阴极反应式________________；总反应式____________________________________。解析：此题中直接书写阴极的电极反应较困难，而总反应式的书写比较容易，在此不妨打破常规，进行逆向思维。先写出难度较小的总反应式，再根据题给条件的阳极电极反应式书写阴极反应式。由于阳极气和阴极气反应后生成CO2不和Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物反应，所以总反应式就是2CO＋02＝2CO3（2CO＋2CO32－→4CO2＋4e－）就能得到阴极电极反应式：O2＋4e－＋CO2→CO32－再如：由甲醇和氧气以及强碱作电解质溶液的新型手机电池。解析：CH3OH+O2→CO2+H2O……①但：CO2在碱性环境中不存在，会与OH-反应生成CO32-CO2+2OH_=CO32-+H2O……②故将①、②式进行叠加即为总反应：2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O……③由于正极反应式为氧气得电子的反应：O2+2H2O+4e→4OH_……④由于电解质溶液为碱性，所以正极的产物不再进一步反应，则负极的反应式为总反应方程式减去正极的反应式得到：2CH3OH+3O2＋4OH_-3O2-6H2O-12e-→2CO32-+6H2O-12OH_调整之后得：CH3OH＋8OH_→CO32-＋6H2O+6e-二、跟踪训练1、我国首创以铝─空气─海水电池为能源的新型海水标志灯。该灯以海水为电解质溶液，靠空气中的氧气使铝不断氧化而产生电流。只要把灯放入海水中数分钟，就会发出耀眼的白光，其能量比干电池高20─50倍，请回答：该电源负极材料是____________，正极材料可以用_________；正极反应：_______________________________，负极反应：_____________________________________。2、如下图所示，组成一个原电池．(1)当电解质溶液为稀硫酸时：①Fe电极是__________(填“正”或“负”)极，其电极反应为________________________，该反应是__________(填“氧化”或“还原”)反应；②Cu电极是__________电极，其电极反应为______________________，该反应是__________反应．(2)当电解质溶液为稀硝酸时：①Fe电极是_____极，其电极反应为__________，该反应是_____反应．②Cu电极是_____极，其电极反应为__________，该反应是_____反应．3、某原电池中，电解质溶液为KOH(aq)，分别向负极通入C2H4、C2H2或Al(g)，分别向正极通入O2或Cl2．试完成下列问题：(1)当分别通入C2H4和O2时：①正极反应：_______________；②负极反应：_______________；③电池总反应：________________________；④溶液pH的变化：__________(填“增大”“减小”或“不变”，下同)．(2)当分别通入C2H2和O2时：①正极反应：_______________；②负极反应：_______________；③电池总反应：_______________；④溶液pH的变化：_______________．(3)当分别通入Al(g)和Cl2时：①正极反应：_______________；②负极反应：_______________；③电池总反应：_______________；④溶液pH的变化：_______________．参考答案：1、铝；石墨；2H2O＋O2＋4e→4OH；Al→Al3++3e。2、(1)①负Fe→Fe2＋+2e－氧化②正2H＋＋2e－→H2↑还原(2)①负Fe→Fe3＋+3e(或Fe→Fe2＋+2e－)氧化②正4H＋＋NO3＋3e－→NO↑＋2H2O还原3、(1)①3O2＋12e－＋6H2O→12OH－②C2H4＋16OH－→2CO23＋10H2O+12e－③C2H4＋3O2＋4OH－＝2CO23＋4H2O④减小(2)①5O2＋20e－＋10H2O→20OH－②2C2H2＋28OH－→4CO23＋16H2O+20e－③2C2H2＋5O2＋8OH－＝4CO23＋6H2O④减小(3)①3Cl2＋6e－→6Cl－②2Al＋6OH－→2Al(OH)3↓＋6e－(或2Al＋8OH－→2[Al（OH）4]-＋6e－)③3Cl2＋2Al＋6OH－＝2Al(OH)3↓＋6Cl－(或3Cl2＋2Al＋8OH－＝6Cl－＋[Al（OH）4]-＋4H2O)④减小