原電池電極反應式的書寫技巧

2022-08-04 09:51:02 字數 2157 閱讀 4119

原電池反應是在兩極上分別發生氧化反應和還原反應,負極上的反應是活動性較強的金屬電極被氧化或還原性較強的物質發生氧化反應,正極上的反應是氧化性較強的物質發生得到電子的還原反應。初學原電池,總感到其電極反應很難寫,原電池電極反應與一般的氧化還原反應的書寫不一樣,有它自身的書寫方法和技巧。但只要掌握規律,加強練習,還是可以寫會的。

下面談談我書寫原電池電極反應的一些體會:

1.若知道電池總反應,根據總反應是兩電極反應之和,若能寫出某一極反應或已知某一極反應,由總反應減半反應可得另一極反應。

例如,鉛蓄電池的總反應為:pb+pbo2+2h2so4=2pbso4+2h2o,已知負極反應為:pb+ so42—-2e—=pbso4,則正極反應為

[分析] 由於電極反應一般寫離子方程式,先將電池的總反應改寫成離子方程式:pb+pbo2+4h++2so42—=2pbso4+2h2o,由總反應減負極半反應可得:pb+pbo2+4h++2so42—-(pb+ so42—-2e—)=2pbso4+2h2o-pbso4,整理可得正極半反應為:

pbo2+4h++so42—+2e—=pbso4+2h2o。

若知道電池總反應:氧化劑+還原劑+(某介質)==還原產物+氧化產物+(另一介質)根據總反應找出氧化劑和氧化產物、還原劑和還原產物,電極反應的總模式是:

負極:還原劑-ne—=氧化產物

正極:氧化劑+ne—=還原產物

其他參與反應的介質分子或離子,根據配平需要,新增在半反應的反應物或生成物中。

2.若電極反應產物是難溶性鹼或鹽時,負極上一般有陰離子參與反應,若為可逆電池,則正極上有同樣的陰離子生成,電解液的濃度基本不變。陽離子一般參與正極反應。

參加電極非氧化還原反應的陰、陽離子可依據電解液型別或反應產物確定。

例如,鎳-鎘蓄電池的總反應為:cd+2nio(oh)+2h2o=cd(oh)2+2ni(oh)2,要書寫電極反應式,首先,應判斷電解液型別,由產物可知,電解液一定為鹼液,鎘被氧化成cd(oh)2,所以,負極有oh—參加反應。則負極反應為:

cd+2oh—-2e—=cd(oh)2,正極反應為:2nio(oh)+2h2o+2e—=2ni(oh)2+2oh—。由於負極上有2oh—參與反應,正極上同樣有2oh—生成,電解液的濃度基本不變。

3.同時書寫同一電池兩極反應時,應注意兩極電子得失數目相等。

例如,鋼鐵的電化學腐蝕,正極反應為:o2+2h2o+4e—=4oh—,則負極反應應寫成:2fe—4e—=2fe2+。

4. 電極半反應一般為離子反應,書寫電極半反應和書寫離子方程式有相似的地方,應考慮反應產物與電解液中的離子能否共存。若不能共存,則按實際產物書寫。

例如,甲烷與氧氣的燃料電池,反應原理為ch4+2o2=co2+2h2o。若電解液為koh溶液,則產物應寫成k2co3。實際的總反應為:

ch4+2o2+2koh= k2co3+3h2o ,所以,在寫負極反應時,產物應寫成co32—。即ch4+10 oh—-8e—= co32—+7h2o

5.電池半反應中,存在質量守恆和電荷守恆。書寫時應據此配平半反應。

電荷的計算方法是:電子帶負電,乙個電子相當乙個單位負電荷,得乙個電子相當於加乙個負電荷,失去乙個電子相當於加乙個正電荷。若離子、電子分布在同一邊,則電荷的代數和為零;若離子、電子分布在等號的兩邊,則兩邊電荷的差為零。

因為負極失去電子,正極得到電子,根據電荷守恆,負極通常有較多的陰離子參加反應或有陽離子生成;正極通常有較多的陽離子參加反應或有陰離子生成。

例如,丁烷-空氣- k2co3(其中不含o2—和hco3—)燃料電池,電池的總反應為:2c4h10+13o2=8co2+10h2o,電池的兩極反應分別為:

正極:13o2+26co2+52e—=26co32—,負極:2 c4h10+26 co32—-52e—=34co2+10h2o

6.一般電解液中有水,電極反應是在水溶液中進行,配平半反應時,根據需要,水可作反應物也可作產物。一般是等號左邊若有h+或oh—參與反應,則等號右邊可能有水生成;等號左邊若有水參與反應,則等號右邊可能有h+或oh—生成。

例如,氫-氧燃料電池,總反應為:2h2 +o2=2h2o

若電解液為酸,則兩極反應分別為:

負極:2h2-4e—=4h+,正極:o2+4h++4e—=2h2o

若電解液為鹼,則兩極反應分別為:

負極:2h2+4oh—-4e—=4h2o,正極:o2+2h2o +4e—=4oh—

以上是我在書寫電極反應時總結的一些方法和規律,這些方法和技巧也適用於電解池中電極反應式的書寫。讀者不防試試。

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