高考熱点与常考知识点之原电池电极反应式的书写技巧.docVIP

高考热点与常考知识点之-- 原电池电极反应式的书写技巧 原电池电极反应式的书写应注意以下几点： ?1.首先判断原电池的正负极 ?如果电池的正负极判断失误，则电极反应必然写错。一般来说，较活泼的金属失去电子，为原电池的负极，但不是绝对的。如镁片和铝片插入氢氧化钠溶液中组成的原电池虽然镁比铝活泼，但由于铝和氢氧化钠溶液反应失去电子被氧化，因而铝是负极，此时的电极反应为： ?负极：2Al－6e－=== 2Al3+ ?正极：6H2O +6e－=== 6OH－+3H2↑ 或 2Al3++2H2O +6e－+ 2OH－=== 2AlO2－ + 3H2↑ ?再如，将铜片和铝片同时插入浓硝酸中组成原电池时，由于铝在浓硝酸中发生了钝化，铜却失去电子是原电池的负极被氧化，此时的电极反应为： ?负极：Cu－2e－=== Cu2+ ?正极：2NO3－ + 4H+ +2e－=== 2NO2↑+2H2O ?2.要注意电解质溶液的酸碱性 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。如氢－氧燃料电池就分酸式和碱式两种，在酸性溶液中的电极反应： ?负极：2H2－4e－=== 4H + ?正极O2 + 4H+ + 4e－=== 2H2O ?如果是在碱性溶液中，则不可能有H+出现，同样在酸性溶液中，也不能出现OH－。由于CH4、CH3OH等燃料电池在碱性溶液中，碳元素是以CO32－离子形式存在的，故不是放出CO2。 ?3.还要注意电子转移的数目 ?在同一个原电池中，负极失去电子的总数一定等于正极得到电子的总数，所以在书写电极反应式时，要注意电荷守恒。这样可避免在有关计算时产生错误或误差，也可避免由电极反应式写总反应方程式或由总方程式改写电极反应式时所带来的失误。 ?4.抓住总的反应方程式 ?从理论上讲，任何一个自发的氧化还原反应均可设计成原电池。而两个电极相加即得总的反应方程式。所以对于一个陌生的原电池，只要知道总的反应方程式和其中的一个电极反应式，就可写出另一个电极反应式。 ?举例分析：【例题1】CH3OH和O2在KOH溶液中组成燃料电池，该电池的负极反应式为_____。 ?解析：第一步：找氧化还原反应中的对应关系：氧化剂——还原产物；还原剂——氧化产物，在负极反应。即：负极：CH3OH（还原剂）→ CO32－ （氧化产物） ?第二步：分析电子转移的物质的量，CH3OH中碳元素为－2价，CO2－ 3中碳元素为+4价，1 mol CH3OH转移6 mol电子。即负极：CH3OH→ CO32－?+ 6e－ ?第三步：依据电荷原理配平以上电极反应式，缺少的物质从反应介质中寻找。因为该电池为碱性电池，而且左右相差8 mol负电荷，所以应该在左边添加8 mol OH－。即： ? 负极：CH3OH + 8OH－ ===? CO32－? + 6e－ ?第四步：OH－或H+ 与H2O为对应关系，即一边有OH－或H+，则另一边有H2O。所以负极反应式为： ?CH3OH + 8OH－ ===?CO32- + 6e－ + 6H2O或CH3OH－6e－+ 8OH－ ===? CO32－ + 6H2O ?答案：CH3OH + 8OH－===? CO32－?+ 6e－+ 6H2O或CH3OH－6e－+ 8OH－===? CO32－? + 6H2O ?变式? 若将KOH的碱性反应环境变为酸性环境，则该电池的负极反应式为_____。 ? 解析：还原剂为CH3OH，氧化产物为CO2，在负极1 mol CH3OH生成CO2共转移6 mol 电子，在上题第三步中需要在右边添加6 mol H+，在第四步中应该有1 mol H2O参加反应，即负极电极反应式为CH3OH + H2O === CO2↑+ 6e－+6H+ 或 ?CH3OH－ 6e－+H2O ===? CO2↑+ 6H+ ?答案：CH3OH + H2O === CO2↑+ 6e－+6H+ 或CH3OH－ 6e－+H2O ===? CO2↑+ 6H+ ?【例题2】可用于电动汽车的铝－空气燃料电池，通常以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液，铝合金为负极，空气电极为正极。下列说法正确的是 ?A．以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液时，正极反应式为：O2 + 2H2O + 4e－ ＝ 4OH－ ?B．以NaOH溶液为电解液时，负极反应为：Al + 3OH－－3e－ ＝ Al(OH)3↓ ?C．以NaOH溶液为电解液时，电池在工作过程中电解液的pH保持不变 ?D．电池工作时，电子通过外电路从正极流向负极 ?解析：电解质溶液显碱性或中性，该燃料电极的正极发生反应为： ?O2 +2H2O + 4e－ ＝ 4OH－，A对；铝作负极，负极反应应该是铝失去电子变为铝离子，在氢氧化钠的溶液中铝离子继续与过量的碱反应生成偏铝酸根，因此负极反应为