先寫 出正極(或負極)的電極反應,再用電池總反應減去寫出來的電極反應,就得到另一極的電極反應式。
一般來說,原電池電極反應式的書寫應注意一下四點:
1.首先判斷原電池的正負極
如果電池的正負極判斷失誤,則電極反應必然寫錯。一般來說,較活潑的金屬失去電子,為原電池的負極,但不是絕對的。如鎂片和鋁片插入氫氧化鈉溶液中組成的原電池雖然鎂比鋁活潑,但由於鋁和氫氧化鈉溶液反應失去電子被氧化,因而鋁是負極,此時的電極反應為:
負極:2Al-6e-=== 2Al3+
正極:6H2O +6e-=== 6OH-+3H2↑ 或 2Al3++2H2O +6e-+ 2OH-=== 2AlO2- + 3H2↑
再如,將銅片和鋁片同時插入濃硝酸中組成原電池時,由於鋁在濃硝酸中發生了鈍化,銅卻失去電子是原電池的負極被氧化,此時的電極反應為:
負極:Cu-2e-=== Cu2+
正極:2NO3- + 4H+ +2e-=== 2NO2↑+2H2O
2.要注意電解質溶液的酸鹼性
在正負極上發生的電極反應不是孤立的,它往往與電解質溶液緊密聯絡。如氫-氧燃料電池就分酸式和鹼式兩種,在酸性溶液中的電極反應:
負極:2H2-4e-=== 4H +
正極O2 + 4H+ + 4e-=== 2H2O
如果是在鹼性溶液中,則不可能有H+出現,同樣在酸性溶液中,也不能出現OH-。由於CH4、CH3OH等燃料電池在鹼性溶液中,碳元素是以CO32-離子形式存在的,故不是放出CO2。
3.還要注意電子轉移的數目
在同一個原電池中,負極失去電子的總數一定等於正極得到電子的總數,所以在書寫電極反應式時,要注意電荷守恆。這樣可避免在有關計算時產生錯誤或誤差,也可避免由電極反應式寫總反應方程式或由總方程式改寫電極反應式時所帶來的失誤。
4.抓住總的反應方程式
從理論上講,任何一個自發的氧化還原反應均可設計成原電池。而兩個電極相加即得總的反應方程式。所以對於一個陌生的原電池,只要知道總的反應方程式和其中的一個電極反應式,就可寫出另一個電極反應式。
舉例分析:
【例題1】CH3OH和O2在KOH溶液中組成燃料電池,該電池的負極反應式為_____。
解析:第一步:找氧化還原反應中的對應關係:氧化劑——還原產物;還原劑——氧化產物,在負極反應。即:負極:CH3OH(還原劑)→ CO32- (氧化產物)
第二步:分析電子轉移的物質的量,CH3OH中碳元素為-2價,CO2- 3中碳元素為+4價,1 mol CH3OH轉移6 mol電子。即負極:CH3OH→ CO32- + 6e-
第三步:依據電荷原理配平以上電極反應式,缺少的物質從反應介質中尋找。因為該電池為鹼性電池,而且左右相差8 mol負電荷,所以應該在左邊新增8 mol OH-。即:
負極:CH3OH + 8OH- === CO32- + 6e-
第四步:OH-或H+ 與H2O為對應關係,即一邊有OH-或H+,則另一邊有H2O。所以負極反應式為:
CH3OH + 8OH- === CO32- + 6e- + 6H2O或CH3OH-6e-+ 8OH- === CO32- + 6H2O
答案:CH3OH + 8OH-=== CO32- + 6e-+ 6H2O或CH3OH-6e-+ 8OH-=== CO32- + 6H2O
變式 若將KOH的鹼性反應環境變為酸性環境,則該電池的負極反應式為_____。
解析:還原劑為CH3OH,氧化產物為CO2,在負極1 mol CH3OH生成CO2共轉移6 mol 電子,在上題第三步中需要在右邊新增6 mol H+,在第四步中應該有1 mol H2O參加反應,即負極電極反應式為CH3OH + H2O === CO2↑+ 6e-+6H+ 或
CH3OH- 6e-+H2O === CO2↑+ 6H+
答案:CH3OH + H2O === CO2↑+ 6e-+6H+ 或CH3OH- 6e-+H2O === CO2↑+ 6H+
(真誠為您解答,希望給予【好評】,非常感謝~~)
先寫 出正極(或負極)的電極反應,再用電池總反應減去寫出來的電極反應,就得到另一極的電極反應式。
一般來說,原電池電極反應式的書寫應注意一下四點:
1.首先判斷原電池的正負極
如果電池的正負極判斷失誤,則電極反應必然寫錯。一般來說,較活潑的金屬失去電子,為原電池的負極,但不是絕對的。如鎂片和鋁片插入氫氧化鈉溶液中組成的原電池雖然鎂比鋁活潑,但由於鋁和氫氧化鈉溶液反應失去電子被氧化,因而鋁是負極,此時的電極反應為:
負極:2Al-6e-=== 2Al3+
正極:6H2O +6e-=== 6OH-+3H2↑ 或 2Al3++2H2O +6e-+ 2OH-=== 2AlO2- + 3H2↑
再如,將銅片和鋁片同時插入濃硝酸中組成原電池時,由於鋁在濃硝酸中發生了鈍化,銅卻失去電子是原電池的負極被氧化,此時的電極反應為:
負極:Cu-2e-=== Cu2+
正極:2NO3- + 4H+ +2e-=== 2NO2↑+2H2O
2.要注意電解質溶液的酸鹼性
在正負極上發生的電極反應不是孤立的,它往往與電解質溶液緊密聯絡。如氫-氧燃料電池就分酸式和鹼式兩種,在酸性溶液中的電極反應:
負極:2H2-4e-=== 4H +
正極O2 + 4H+ + 4e-=== 2H2O
如果是在鹼性溶液中,則不可能有H+出現,同樣在酸性溶液中,也不能出現OH-。由於CH4、CH3OH等燃料電池在鹼性溶液中,碳元素是以CO32-離子形式存在的,故不是放出CO2。
3.還要注意電子轉移的數目
在同一個原電池中,負極失去電子的總數一定等於正極得到電子的總數,所以在書寫電極反應式時,要注意電荷守恆。這樣可避免在有關計算時產生錯誤或誤差,也可避免由電極反應式寫總反應方程式或由總方程式改寫電極反應式時所帶來的失誤。
4.抓住總的反應方程式
從理論上講,任何一個自發的氧化還原反應均可設計成原電池。而兩個電極相加即得總的反應方程式。所以對於一個陌生的原電池,只要知道總的反應方程式和其中的一個電極反應式,就可寫出另一個電極反應式。
舉例分析:
【例題1】CH3OH和O2在KOH溶液中組成燃料電池,該電池的負極反應式為_____。
解析:第一步:找氧化還原反應中的對應關係:氧化劑——還原產物;還原劑——氧化產物,在負極反應。即:負極:CH3OH(還原劑)→ CO32- (氧化產物)
第二步:分析電子轉移的物質的量,CH3OH中碳元素為-2價,CO2- 3中碳元素為+4價,1 mol CH3OH轉移6 mol電子。即負極:CH3OH→ CO32- + 6e-
第三步:依據電荷原理配平以上電極反應式,缺少的物質從反應介質中尋找。因為該電池為鹼性電池,而且左右相差8 mol負電荷,所以應該在左邊新增8 mol OH-。即:
負極:CH3OH + 8OH- === CO32- + 6e-
第四步:OH-或H+ 與H2O為對應關係,即一邊有OH-或H+,則另一邊有H2O。所以負極反應式為:
CH3OH + 8OH- === CO32- + 6e- + 6H2O或CH3OH-6e-+ 8OH- === CO32- + 6H2O
答案:CH3OH + 8OH-=== CO32- + 6e-+ 6H2O或CH3OH-6e-+ 8OH-=== CO32- + 6H2O
變式 若將KOH的鹼性反應環境變為酸性環境,則該電池的負極反應式為_____。
解析:還原劑為CH3OH,氧化產物為CO2,在負極1 mol CH3OH生成CO2共轉移6 mol 電子,在上題第三步中需要在右邊新增6 mol H+,在第四步中應該有1 mol H2O參加反應,即負極電極反應式為CH3OH + H2O === CO2↑+ 6e-+6H+ 或
CH3OH- 6e-+H2O === CO2↑+ 6H+
答案:CH3OH + H2O === CO2↑+ 6e-+6H+ 或CH3OH- 6e-+H2O === CO2↑+ 6H+
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