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专题知识回顾章末专题放送小专题，大收获专题原电池电极反应式及总反应方程式的书写一、规律和内容1．书写电极反应所遵循的原则(1)守恒性原则：电极反应要遵循质量守恒、电子守恒及电荷守恒。(2)加和性原则：两电极反应式相加，消去电子后可得到电池总反应方程式。利用此原则，电池总反应方程式减去已知电极反应式得另一电极反应式。(3)共存性原则：物质得失电子后所生成的物质在不同介质环境中所存在的形式不同，因此，最终产物存在的形式应与电解质溶液共存。例如甲醇燃料电池中负极产物为CO2，但在碱性溶液中CO2不可能存在，应以CO2－3的形式存在，也不会有H＋参加反应或生成；同样在酸性介质中不会有OH－参加反应或生成。2．电极反应式的书写(1)如果题目给定的是图示装置，先分析正、负极，再根据正、负极反应规律写电极反应式。①负极反应式的书写若负极材料本身被氧化，要考虑金属失去电子生成的阳离子是否与电解质溶液发生反应。a．金属电极失去电子生成的金属阳离子不与电解质溶液反应：M－ne－===Mn＋。b．金属电极失去电子生成的金属阳离子与电解质溶液反应：将金属失电子的反应、金属阳离子与电解质溶液的反应叠加在一起。如铅蓄电池的负极反应为Pb－2e－＋SO2－4===PbSO4。若负极材料本身不参与反应，如燃料电池，在书写电极反应式时，要将燃料失电子的反应及其产物与电解质溶液的反应叠加在一起写。如氢氧燃料电池(KOH溶液为电解质溶液)的负极反应式为H2－2e－＋2OH－===2H2O。②正极反应式的书写首先要判断在正极发生还原反应的物质。若负极金属与电解质溶液能发生反应，则在正极上电解质溶液中氧化性强的离子被还原。如锌、铜、稀硫酸组成的原电池，锌能与稀硫酸反应，正极反应为2H＋＋2e－===H2↑。若电解质溶液为CuSO4溶液，则正极反应为Cu2＋＋2e－===Cu。若负极金属与电解质溶液不发生反应，则在正极上被还原的物质是溶解在电解质溶液中的O2(或氧化性微粒)。例如铁、铜、氢氧化钠溶液组成的原电池，Fe与NaOH溶液不反应，正极反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－。若反应产物与电解质溶液反应，要写相应的叠加式。(2)如果题目给定的是总反应式，可分析此反应中的氧化反应或还原反应(即分析有关元素化合价的变化情况)，再选择一个简单变化情况写电极反应式，另一极的电极反应式可直接写或将各反应式看作数学中的代数式，用总反应式减去已写出的电极反应式即得结果。(3)需要特别指出，对于可逆电池的反应，需要看清楚“充电”、“放电”的方向，放电的过程应用原电池原理，充电的过程应用电解原理。3．燃料电池电极反应式的书写电极：惰性电极。燃料包含：H2、CO、烃(如CH4、C2H6)、醇(如C2H5OH)等。介质包含：①酸性电解质溶液，如硫酸；②碱性电解质溶液，如NaOH溶液；③熔融氧化物，如Y2O3；④熔融碳酸盐，如K2CO3等。第一步：写出负极电极反应，负极为燃料失电子。根据电解质不同，电解产物有所不同。(1)H2在酸性电解质溶液中：H2－2e－===2H＋(2)H2在碱性电解质溶液中：H2－2e－＋2OH－===2H2O(3)含碳元素的燃料(CO，CH4，CH3CH2OH等)，在酸性电解质，熔融碳酸盐，熔融氧化物中，都生成CO2，只有在碱性电解质(NaOH，KOH)中才生成CO2－3。例：CH4在KOH溶液当电解液的燃料电池中，负极反应为CH4－8e－＋10OH－===CO2－3＋7H2O例：CH4在硫酸溶液(熔融盐及氧化物)当电解液的燃料电池中，负极反应为CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H＋第二步：写出电池的正极反应。根据燃料电池的特点，一般在正极上发生还原反应的物质都是O2，根据电解质溶液的不同，其电极反应有所不同。(1)酸性电解质溶液中的电极反应：O2＋4H＋＋4e－===2H2O。(2)碱性电解质溶液中的电极反应：O2＋2H2O＋4e－===4OH－。(3)固体电解质(熔融时能传导O2－)环境中的电极反应：O2＋4e－===2O2－。(4)熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)环境中的电极反应：O2＋2CO2＋4e－===2CO2－3。第三步：根据电池的负极反应和正极反应写出电池的总反应。根据第一、二步写出的反应，电池的总反应＝电池的正极反应＋电池的负极反应。二、专题专项训练1．科学工作者为心脏病人设计的心脏起搏器使用的电池是以Pt和Zn为电极材料，依靠人体内液体中含有一定浓度的溶解氧、H＋和Zn2＋进行工作。回答下列问题：(1)正极材料是________，电极反应式是____________。(2)负极材料是________，电极反应式是____________。解析：Zn比Pt活泼，Zn作为原电池的负极，Zn失去电子，Pt作为原电池的正极，因人体内液体不可能呈较强酸性，故正极上O2得到电子，发生还原反应。答案：(1)PtO2＋2H2O＋4e－===4OH－(2)ZnZn－2e－===Zn2＋2．近年来，有科学家在研究利用发电厂产生的SO2制成原电池，其电池反应方程式为2SO2＋O2＋2H2O===2H2SO4，该电池是1.06V。写出各电极反应式：负极：________________________________________；正极：________________________________________。解析：由电池反应的化学方程式可知，SO2中硫元素的价态由＋4升高到SO2－4中的＋6价，SO2发生氧化反应，是原电池负极上发生的反应，其电极反应式为SO2＋2H2O－2e－===SO2－4＋4H＋。反应中O2获得电子发生还原反应，是原电池正极上发生的反应，其电极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O。答案：SO2＋2H2O－2e－===SO2－4＋4H＋O2＋4H＋＋4e－===2H2O3．燃料电池的类别，按电解质类型可分为碱性燃料电池(AFC)、酸性燃料电池(PAFC)、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)、固体氧化物燃料电池(SOFC)、质子交换膜燃料电池(PEMFC)等。如图所示为燃料电池工作原理的一种示意图。则：(1)电极a为________极，电极b为________极。(2)在示意图上标出外电路中电子的流动方向。(3)以CO为燃料气，请分别写出电解质符合下列条件的正、负极的电极反应式和总反应式(如表所示)。电解质电极反应式或总反应式正极负极①酸性介质总反应正极负极②碱性介质总反应电解质电极反应式或总反应式正极负极③固体氧化物(其中O2－可以在固体介质自由移动)总反应正极负极④熔融碳酸盐(CO2－3)总反应答案：(1)负正(2)由a流向b，图略(3)①O2＋4e－＋4H＋===2H2O2CO－4e－＋2H2O===2CO2＋4H＋2CO＋O2===2CO2②O2＋4e－＋2H2O===4OH－2CO－4e－＋8OH－===2CO2－3＋4H2O2CO＋O2＋4OH－===2CO2－3＋2H2O③O2＋4e－===2O2－2CO－4e－＋2O2－===2CO22CO＋O2===2CO2④O2＋4e－＋2CO2===2CO2－32CO－4e－＋2CO2－3===4CO22CO＋O2===2CO2