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电化学中电极反响式的书写技巧
电化学中电极反响式的书写不仅是电化学教学的重点和难点,更是高考的热点题型之一,下面就如何正确书写电极反响式进行了较为详尽的归纳总结,旨在“抛砖引玉”。
一、原电池中电极反响式的书写
1、先确定原电池的正负极,列出正负极上的反响物质,并标出相同数目电子的得失。
2、注意负极反响生成的阳离子与电解质溶液中的阴离子是否共存。假设不共存,那么该电解质溶液中的阴离子应写入负极反响式,如Al-Cu-NaHCO3溶液构成的原电池中,因Al失去电子生成的Al3+能与HCO3-反响:Al3++3HCO3-=Al(OH)3↓+3CO2↑,故铝件〔负极〕上发生的反响为:Al-3e-+3HCO3-=Al(OH)3↓+3CO2↑,而不是仅仅写为:Al-3e-=Al3+。
3、假设正极上的反响物质是O2,且电解质溶液为中性或碱性,电极反响式中不能出现H+,且水必须写入正极反响式中,与O2结合生成OH-,假设电解质溶液为酸性,电极反响式中不能出现OH-,且H+必须写入正极反响式中,与O2结合生成水。如例1、例2。
4、正负极反响式相加〔电子守恒〕得到电池反响的总反响式。假设电池反响的总反响式,可先写出较易书写的电极反响式,然后在电子守恒的根底上,总反响式减去较易写出的电极反响式,即得到较难写出的电极反响式。如例2。
例1、有人设计以Pt和Zn为电极材料,埋入人体内作为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响式。
解析:金属铂是相对惰性的,金属锌是相对活泼的,所以锌是负极,Zn失电子成为Zn2+,而不是ZnO或Zn(OH)2,因为题目已告诉H+参与作用。正极上O2得电子成为负二价氧,在H+作用下肯定不是O2-、OH-等形式,而只能是产物水。故发生以下电极反响:
负极:2Zn-4e-=2Zn2+,正极:O2+4H++4e-=2H2O。
例2、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,该电池反响的离子方程式为:CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O,试写出该电池的两极反响式。
解析:从总反响式看,O2得电子参与正极反响,在强碱性溶液中,O2得电子与H2O结合生成OH-,故正极反响式为:2O2+4H2O+8e-=8OH-。负极上的反响式那么可用总反响式减去正极反响式〔电子守恒〕得CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O。
二、电解池中电极反响式的书写
1、首先看阳极材料,如果阳极是活泼电极〔金属活动顺序表Ag以前〕,那么应是阳极失电子,阳极不断溶解,溶液中的阴离子不能失电子。
2、如果阳极是惰性电极〔Pt、Au、石墨〕,那么应是电解质溶液中的离子放电,应根据离子的放电顺序进行书写电极反响式。
阳极〔惰性电极〕发生氧化反响,阴离子失去电子被氧化的顺序为:S2->SO32->I->Br->Cl->OH->水电离的OH->含氧酸根离子>F-。
阴极发生复原反响,阳离子得到电子被复原的顺序为:Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>〔酸电离出的H+〕>Pb2+>Sn2+>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复原,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〕。
例3、写出用石墨作电极,电解饱和食盐水的电极反响式。
解析:由于电极材料为石墨,是惰性电极,不参与电极反响,那么电极反响式的书写只考虑溶液中的离子放电顺序即可。溶液中的离子:Cl-、Na+、OH-、H+,移向阳极的阴离子有Cl-和水电离出的OH-,但在阳极上放电的是Cl-;移向阴极的阳离子有Na+和水电离出的H+,但在阴极上放电的是H+。所以上述电解池的电极反响为:
阳极:2Cl--2e-=Cl2↑,阴极:2H++2e-=H2↑或2H2O+2e-=H2↑+2OH-。
假设将上述石墨电极改成铜作电极,试写出电解饱和食盐水的电极反响式。
解析:由于电极材料为Cu,是活泼电极,铜参与阳极反响,溶液中的阴离子不能失电子,但阴极反响仍按溶液中的阳离子放电顺序书写。该电解池的电极反响为:
阳极:Cu-2e-=Cu2+,阴极:2H++2e-=H2↑或2H2O+2e-=H2↑+2OH-。
〔注:阳极产生的Cu2+可与阴极产生的OH-结合成Cu(OH)2沉淀,不会有Cu2+得电子情况发生。〕
三、可充电电池电极反响式的书写
可充电电池是联系原电池与电解池的桥梁,它也是电化学知识的重要知识点。放电为原电池反响,充电为电解池反响。原电池的负极反响与电解池的阴极反响,原电池的正极反响与电解池的阳极
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