电极方程式的书写和常见电源
- 格式:docx
- 大小:972.56 KB
- 文档页数:13
电极方程式的书写和常见电源
电极反应式书写的一般步骤:
负极:活泼金属失电子,看阳离子能否在电解液中大量存在。如果金属阳离子不能与电解液中的离子共存,则进行进一步的反应。例:甲烷燃料电池中,电解液为K OH,负极甲烷失8个电子生成CO2和H2O,但CO2不能与OH-共存,要进一步反应生成碳酸根。
正极:①当负极材料能与电解液直接反应时,溶液中的阳离子得电子。例:锌铜原电池中,电解液为HCl,正极H+得电子生成H2。②当负极材料不能与电解液反应时,溶解在电解液中的O2得电子。如果电解液呈酸性,O2+4e-+4H+==2H2O;如果电解液呈中性或碱性,O2+4e-+2H2O==4OH-。
特殊情况:Mg-Al-NaOH,Al作负极。
负极:Al-3e-+4OH-==AlO2-+2H2O;正极:2H2O+2e-==H2↑+2OH-
Cu-Al-HNO3,Cu作负极。
注意:Fe作负极时,氧化产物是Fe2+而不可能是Fe3+;
肼(N2H4)和NH3的电池反应产物是H2O和N2
无论是总反应,还是电极反应,都必须满足电子守恒、电荷守恒、质量守恒。pH变化规律:
电极周围:消耗OH-(H+),则电极周围溶液的pH减小(增大);反应生成OH-(H+),则电极周围溶液的pH增大(减小)。
溶液:若总反应的结果是消耗OH-(H+),则溶液的pH减小(增大);若总反应的结果是生成OH-(H+),则溶液的pH增大(减小);若总反应消耗和生成OH-(H+)的物质
的量相等,则溶液的pH由溶液的酸碱性决定,溶液呈碱性则pH增大,溶液呈酸性则pH减小,溶液呈中性则pH不变。
书写下列原电池的电极方程式
1.Cu─H2SO4─Zn原电池
正极: 2H+ + 2e-→ H2↑
负极: Zn - 2e-→ Zn2+
总反应式: Zn + 2H+ == Zn2+ + H2↑
2.Cu─FeCl3─C原电池
正极: 2Fe3+ + 2e-→ 2Fe2+
负极: Cu - 2e-→ Cu2+
总反应式: 2Fe3+ + Cu == 2Fe2+ + Cu2+
3.钢铁在潮湿的空气中发生吸氧腐蚀
正极:O2 + 2H2O + 4e-→ 4OH-
负极:2Fe - 4e-→ 2Fe2+
总反应式:2Fe + O2 + 2H2O == 2Fe(OH)2
4.氢氧燃料电池(中性介质)
正极:O2 + 2H2O + 4e-→ 4OH-
负极:2H2 - 4e-→ 4H+
总反应式:2H2 + O2 == 2H2O
5.氢氧燃料电池(酸性介质)
正极:O2 + 4H+ + 4e-→ 2H2O
负极:2H2 - 4e-→ 4H+
总反应式:2H2 + O2 == 2H2O
6.氢氧燃料电池(碱性介质)
正极:O2 + 2H2O + 4e-→ 4OH-
负极:2H2 - 4e- + 4OH-→ 4H2O
总反应式:2H2 + O2 == 2H2O
7.铅蓄电池(放电)
正极 (PbO2) :
PbO2 + 2e- + SO42- + 4H+→ PbSO4 + 2H2O
负极 (Pb) :Pb- 2e-+ SO42-→ PbSO4
总反应式:
Pb+PbO2+4H++ 2SO42- == 2PbSO4 + 2H2O
8.Al─NaOH─Mg原电池
正极:6H2O + 6e-→ 3H2↑ + 6OH-
负极:2Al - 6e- + 8OH-→ 2AlO2- + 4H2O
总反应式:2Al+2OH-+2H2O==2AlO2- + 3H2↑
9.CH4燃料电池(碱性介质)
正极:2O2 + 4H2O + 8e-→ 8OH-
负极:CH4 -8e- + 10OH-→ CO32- + 7H2O
总反应式:CH4 + 2O2 + 2OH- == CO32- + 3H2O
10.熔融碳酸盐燃料电池
(Li2CO3和Na2CO3熔融盐作电解液,CO作燃料):
正极:O2 + 2CO2 + 4e-→ 2CO32- (持续补充CO2气体)
负极:2CO + 2CO32- - 4e-→ 4CO2
总反应式:2CO + O2 == 2CO2
11.银锌纽扣电池(碱性介质)
正极 (Ag2O) :Ag2O + H2O + 2e-→ 2Ag + 2OH-
负极 (Zn) :Zn + 2OH- -2e-→ ZnO + H2O
总反应式:Zn + Ag2O == ZnO + 2Ag
例1.原电池的电极名称不仅与电极材料的性质有关,也与电解质溶液有关。下列说法中不正确的是
A.由Al、Cu、稀硫酸组成原电池,其负极反应式为Al-3e-===Al3+
B.由Mg、Al、NaOH溶液组成原电池,其负极反应式为Al-3e-+4OH-===AlO-2+2H2O C.由Fe、Cu、FeCl3溶液组成原电池,其负极反应式为Cu-2e-===Cu2+
D.由Al、Cu、浓硝酸组成原电池,其负极反应式为Cu-2e-===Cu2+
答案:C
例2.锌铜原电池(如图)工作时,下列叙述正确的是
A .正极反应为Zn -2e -===Zn2+
B .电池反应为Zn +Cu2+===Zn2++Cu
C .在外电路中,电流从负极流向正极
D .盐桥中的K +移向ZnSO4溶液 【答案】B
例3.甲醇、空气(含CO2),与碳酸锂熔融盐燃料电池。甲醇被氧化,因此通甲醇的一极是负极,CO32-参与反应。 负极反应: 正极反应: 总反应:
例4.判断下列原电池的正负极?并写出正负极电极方程式
例5.固体氧化物燃料电池是由美国西屋(Westinghouse)公司研制开发的。它以固体氧化锆—氧化钇为电解质,这种固体电解质在高温下允许氧离子(O2-)在其间通过。该电池的工作原理如图所示,其中多孔电极a 、b 均不参与电极反应。下列判断正确的是( )
A .有O2放电的a 极为电池的负极
B .有H2放电的b 极为电池的负极
C .a 极对应的电极反应式为O2+2H2O +4e -===4OH -
D .该电池的总反应方程式为2H2+O2=====高温
2H2O 答案:BD