1. 电极反应方程式怎么写
电极反应方程式的书写是化学反应原理部分的难点之一,有些学生往往不知如何下手,对某些离子到底有没有62616964757a686964616fe59b9ee7ad9431333332643866参加电极反应以及写的时候到底写在哪一边,不知如何判断。
特别是燃料电池和一些可充电电池,以及当电极材料参加电解反应的时候就更加困惑,笔者通过十几年的教学经验总结了如下几个方面,希望对大家有所帮助。一. 电解质溶液酸碱性关系 首先牢记: 酸性介质中,有H+ 或H2O参与或生成,电极反应式中不会出现OH-;碱性介质中,有OH-或H2O参与或生成,电极反应中不会出现H+。
例1.写出氢氧燃料电池在酸性和碱性电解质溶液中的电极反应方程式。解析:其电池反应均为2H2 + O2 = 2H2O,通过氧化还原反应的分析知,不管在什么介质中,在负极一定是氢气失去电子发生氧化反应,在正极一定是氧气得到电子发生还原反应,关键是看相关的什么离子参加电极反应。
酸性介质中:负极:2H2-4e- = 4H+ 正极:O2 + 4e- + 4H+ = 2H2O 碱性介质中:负极:2H2-4e-+ 4OH- = 4H2O 正极:O2 + 4e-+2H2O = 4OH- (注意进行对比,便于理解和记忆) 二. 电极材料的关系 无论是原电池还是电解池,阳极(或负极)上总是发生氧化反应,阴极(或正极)上总是发生还原反应。在电极上谁应优先参与放电发生电极反应呢?其实这与一般氧化还原反应直接进行的道理完全一样,也就是看谁的氧化性或还原性最强(考虑对象包括除惰性电极以外的电极材料、电极区内的溶液中离子,甚至氧化物、难溶盐等物质)谁就优先参与电极反应。
所以,阴极反应就考虑谁最容易得到电子,阳极反应就考虑谁最容易失去电子。例2.写出用铜作电极电解硫酸铜溶液的电极方程式、总反应方程式;再写出用石墨电极电解硫酸溶液的电极方程式、总反应方程式。
解析:以铜作电极材料电解时,显然在阳极区铜最容易失去电子,在阴极区以Cu2+得到电子的能力最强。故有阳极(Cu) Cu-2e-= Cu2+ ,阴极(Cu) Cu2++2e-=Cu 。
二者相加可得总电解方程式得:Cu(粗)=Cu(电解铜),这就是铜的精炼。石墨是惰性电极,不参与电极反应,仅考虑电解质溶液中离子(包括考虑浓度)的放电顺序。
阳极(石墨):2H2O -4e- = 4H+ + O2↑。阴极(石墨):2Cu2++4e-=2Cu 二者相加得总电解方程式得:(离子方程式)2Cu2+ + 2H2O =2Cu +4H+ + O2↑ (化学方程式)2CuSO4+ 2H2O =2Cu +4H2SO4 + O2↑ 三. 蓄电池的充电与放电关系 可充电电池(蓄电池)放电时相当于原电池,充电时相当于电解池。
蓄电池放电时的电极反应与其充电时的电极反应也互为可逆(化学)反应。例3. 高铁电池是一种新型可充电电池,与普通高能电池相比,该电池能长时间保持稳定的放电电压。
高铁电池的总反应为:3Zn + 2K2FeO4 + 8H2O 3Zn(OH)2 + 2Fe(OH)3 + 4KOH 则放电时正极电极方程式为:__________________;负极方程式为:______________。充电时阳极方程式为:________________;阴极方程式为_________________。
解析:已知原电池反应,欲写出其电极反应的最直接简便的方法,就是将该原电池反应分解为“氧化”和“还原”两个“半反应” 然后,将这两个“半反应”配平即可:原电池放电时负(阳)极:3Zn +6OH- -6e-= 3Zn(OH)2 正(阴)极: 2K2FeO4 + 8H2O + 6e-= 2Fe(OH)3 + 4KOH +6OH- 你发现了吗?上述正(阴)极反应还可由原电池反应减去负(阳)极反应直接、迅速获得。搞清楚道理,就能条条道路通罗马。
充电时相当于电解池,显然电解反应就是该原电池反应的逆反应。所以电解(充电)时的电极反应也必定就是该原电池电极反应的逆反应,故又可迅速写出电解池的阴(负)极反应为 3Zn(OH)2 + 6e-=3Zn +6OH- ;阳(正)极反应为2Fe(OH)3 + 4KOH +6OH- -6e-=2K2FeO4 + 8H2O (注意:由题知该电池为碱性电池,故电极反应配平时可加OH-、H2O,但不得出现H+ )。
当然要想写好电极反应方程式,除了深刻理解原理和学习一些书写技巧之外,一定要有必要的练习来加强和巩固,此所谓熟能生巧,对各科都是适用的。
2. 化学的原电池,什么什么电池等的方程式怎么写啊
要考虑电解质溶液对反应的影响,有的是不可以被忽视的。
像你说的,第一组式子,可能是由Zn(-)、Cu(+)、CuSO4(电解质溶液)组成的原电池。 负极,Zn失电子成为阳离子、正极、溶液中的铜离子得电子成为铜、并附着在正极铜表面。总反应式就是锌置换铜的方程式。
然而如果电解质溶液出现了变化,最明显的是酸碱性发生了变化,就要考虑其带来的影响了。
第二组式子,可能是有Zn(-)、Ag2O(+)、NaOH(电解质溶液)组成的原电池。
负极锌失电子,要变成锌离子,但是由于有溶解中的OH-存在,锌离子是必然不能以离子形式存在的,在碱性环境下会变成氢氧化锌的沉淀。所以这时要在
Zn-2e-=Zn2+ 的基础上再加上氢氧根,成为 Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2
正极是氧化银得电子被还原,肯定是得到银(从正一价降为0价),并且,氢氧根要从正极流向负极去失电子的话,必须有一个流动的过程。在这个反应中NaOH是不参与反应的,反应所用的OH-是由正极反应得来
Ag2O +2e- = 2Ag + OH-
方程式左面少了H,考虑到生成了氢氧根,因此左面加上水
Ag2O +2e- + H2O = 2Ag + 2OH-
这两个氢氧根正好流动到负极,变成锌所需要的氢氧根。
这样,负极、正极方程式相加,电子对消掉、氢氧根对消掉
得到总反应 Ag2O+Zn+H2O=2Ag+Zn(OH)2
还有,在燃料电池中,也要考虑电解质溶液的影响,譬如有KOH作为电解质,那么产物就不能有CO2,因为它溶于水后是酸性,要与电解质反应,生成K2CO3
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3. 原电池的电极方程式怎么写啊
原电池原理与应用 一、原电池的工作本质: 原电池本质为氧化还原反应,是将化学能转化为电能的装置。
二、原电池的形成条件: 1、两个活动性不同的电极,其中必有一种是金属(失电子),另一种可以是金属,也可以是非金属(如石墨或金属氧化物)随着新型电池的出现,两电极也可以是相同的金属或非金属作导电物质,充入或附着氧化性与还原性的物质。 2、电解质溶液(可以是酸、碱或中性;可以参与反应,也可以仅作导电物质)。
3、两电极应与电解质溶液接触,同时两电极应该用导线相连或直接接触(形成闭合回路)。 三、原电池工作原理: 1、以铜锌原电池为例,稀硫酸为电解质溶液: ①、在稀硫酸溶液中插入锌片,发生反应:Zn+2H + = Zn 2+ + H 2 ↑ ②、向稀硫酸溶液中插入Cu片,无现象。
③、当用导线将Zn片和Cu片连接起来之后,Cu片周围放出气体,该气体为H 2 。因为:当用导线将Zn片和Cu片连接起来之后,由于电子(e - )沿导线传递的速度远大于传给H + 的速度,所以电子即沿着导线到达Cu片,在Cu板的表面聚集了一层带负电的电子,若导线连有一电流计,会观察到电流计的指针发生偏移。
由于铜极表面带负电,必然吸引溶液中的阳离子(H )向Cu极移动。结果,H + 在Cu板的表面得电子变为H 2 逸出,而Zn片则氧化成Zn 2+ 。
导线中有电子(即电流)通过,从而产生电能。 Ⅰ、电极反应:(-)Zn片 Zn-2 e - = Zn 2+ (氧化反应) (+) Cu片 2H + + 2e - = H 2 ↑(还原反应) 总反应: Zn+Cu 2+ ==Zn 2+ +Cu Ⅱ、流动方向 导线:电子由负极流出,经过导线,到达原电池的正极。
溶液中:H + 由溶液向正极移动,Zn 2+ 由负极向溶液扩散;SO 4 2― 由溶液向负极移动。 2、若电解质溶液为中性溶液,如H 2 O或NaCl溶液,则负极仍然是Zn片(失电子),Cu片仍然是正极,但是正极发生的反应有所不同,溶在水中的氧得电子发生还原反应: (-)Zn片 Zn-2 e - = Zn 2+ (氧化反应) (+) Cu片2H 2 O + O 2 + 4 e - = 4OH - (还原反应) 四、原电池的种类: 原电池的种类大致分为:干电池(Zn—C干电池)、银锌电池、氢氧燃料电池、甲烷燃料电池等等。
1、新型燃料电池的特点: ①将氧化剂(通常是O 2 )、还原剂(可燃气体:H 2 、CO、CH 4 、可燃物钙、铝等)不断转入电池,同时将电极反应的产物不断排出电池。 ②能量转化率高,可持续使用。
③其燃烧产物不污染环境。 4 e - 点燃 2、原理:以氢氧燃料电池为例,说明: H 2 在氧气中燃烧:2H 2 + O 2 ==== 2H 2 O,H 2 分子可把电子直接给O 2 。
但是当把H 2 和O 2 分别通 入浸在电解质溶液中用导线相连的两个电极中H 2 在负极失电子变为H + ,但是电子并没有直接给O 2 ,而是沿着导线流入正极。O 2 在正极得电子变为OH - ,然后H + 和OH - 再结合生成水。
导线上有电流产生,该反应没有燃烧现象,但其产物却与燃烧产物相同。其它燃料电池的反应原理也与之相同,燃料电池的电解质溶液通常为强碱(KOH、NaOH)主要吸收水或CO 2 。
3、几种常见电池的电极反应: ①氢氧燃料电池:负极通H 2 ,正极通O 2 ,电解质溶液为KOH溶液。 电极反应为:(-)2H 2 + 4OH - -4 e - = 4H 2 O (+)O 2 + 2H 2 O + 4 e - = 4OH - 电极反应为:2H 2 + O 2 ====2H 2 O 若以H 2 SO 4 为电解液,则相应方程式为? ②甲烷——氧燃料电池:负极通CH 4 ,正极通O 2 ,电解质溶液为KOH溶液: 电极反应:(-)CH 4 + 10 OH - -8 e - = CO 2 + 7H 2 O (+)2O 2 + 4H 2 O + 8 e - = 8OH - 电极反应为:CH 4 + 2O 2 === CO 2 + 2H 2 O ③铝——空气燃料电池:负极为Al,正极通空气,电解质溶液为碱性或中性溶液: 电极反应:(-)4Al-12 e - = 4Al 3+ (+)3O 2 + 6H 2 O + 12 e - = 12OH - 电极反应为:4Al + 3O 2 + 6H 2 O == 4Al(OH) 3 ④铅蓄电池:负极为Pb,正极为 PbO 2 电解质溶液为硫酸。
(-)Pb+SO 4 2― +2 e - ====PbSO 4 (+)PbO 2 + SO 4 2― +4H + +2 e - ===PbSO 4 +2H 2 O 电池反应:Pb+PbO 2 +2H 2 SO 4 2PbSO 4 +2H 2 O ⑤银—锌高能电池:由负极为Zn ,正极为Ag 2 O ,电解质为KOH溶液。 (-) Zn-2 e - +2OH - ZnO+H 2 O: (+) Ag 2 O+2 e - +H 2 O 2Ag+2OH - 电池总反应:Zn+Ag 2 O=== 2Ag+ZnO 五、钢铁的腐蚀及防护 1、钢铁的腐蚀 化学腐蚀 电化学腐蚀 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 条件 金属与非电解质等直接接触 不纯金属或合金与电解质溶液接触 水膜酸性较强 水膜酸性很弱或呈中性 现象 无电流产生 有微弱电流产生 本质 金属被氧化的过程 较活泼金属被氧化的过程 反应 同时同区域发生氧化还原反应 如:3F迹储管肥攮堵归瑟害鸡e + 2O 2 Fe 3 O 4 氧化还原反应分在两个区域同时发生 正极:Fe-2e - =Fe 2+ 负极:2H + +2e - =H 2 ↑ 有氢气析出。
正极:2Fe-4e - =2Fe 2+ 负极:O 2 +2H 2 O+42e - =4OH - 要吸收空气中的氧气。 相互关系 化学腐蚀与电化学腐蚀往往同时发生,但电化学腐蚀更普遍危害更严重。
生活中环境呈中性较多,酸性环境较少,所以吸氧腐蚀比析氢腐蚀普遍。 2、钢铁的防护: ①改变金属的内部结构:如使铁转变为钢。
②覆盖保护层:油漆、搪瓷、镀难氧化或易形成保护层的金属 。
4. 电极方程式怎么书写
电极反应的技巧
一、书写电极反应的原则
电极反应是氧化还原反应,要遵循质量守恒、电子守恒及电荷守恒。两电极反应式相加,消去电子后得电池总反应式,所以电池总反应式减去已知的一电极反应式得另一电极反应方程式。
二、书写电极反应的技巧
1.准确判断两个电极
例1.将锌片和铝片用导线相连,分别插入稀硫酸、浓硫酸中,写出两原电池中的电极反应式和电池反应式。
解析:稀硫酸作电解质溶液时,较活泼的铝被氧化,锌片上放出氢气,所以:负极(铝片):2Al—6e—==2Al3+ 正极(锌片):6H+ +6e—==3H2↑
电池反应:2Al +6H+ ==2Al3+ +3H2↑
浓硫酸作电解质溶液时,因常温下铝在浓硫酸中发生钝化现象,而锌能与浓硫酸反应,所以此时锌片作负极,铝片作正极:
负极(锌片):Zn—2e—==Zn2+ 正极(铝片):4H++SO42—+ 2e—==SO2↑+ 2H2O
电池反应:Zn+2H2SO4(浓)==ZnSO4+ SO2↑+ 2H2O
2.注意运用电池总反应式
例2.将铂丝插入KOH溶液作电极,然后向两个电极上分别通入甲烷和氧气,可以形成原电池。则通入甲烷的一极为电池的______极,这一极的电极反应式为_____________。
解析:甲烷燃烧发生的氧化还原反应为:CH4+2O2 ==CO2+ 2H2O,碱性溶液中CO2不可能释放出去:CO2+2OH—==CO32—+3H2O,所以电池总反应式为:CH4 +2O2+2OH—==CO32— +3H2O。通甲烷的一极发生氧化反应,故为负极。正极吸收氧,可看作发生吸氧腐蚀:2O2+ 4H2O+8e— == 8OH—,总反应减去正极反应得负极反应:CH4+10OH——8e—== CO32—+7H2O
3.关注电解质溶液的酸碱性
例3.美国阿波罗宇宙飞船上使用的氢氧燃料电池是一种新型的化学电源。
⑴用KOH作电解质溶液,电极反应产生的水,经冷凝后又可作为宇航员的饮用水,发生的反应为:2H2+O2==2H2O,则电极反应式分别为___________;
⑵如把KOH改为稀H2SO4作导电物质,则电极反应式为___________。
解析:在应用电池中,电解质参与电极反应,但在整个反应过程中只起桥梁作用,如酸性电解质,H+参加一个电极反应,但另一电极反应必有H+生成,同时不能出现OH-;碱性电解质也有类似情况。
答案:⑴负极:2H2—4e—==4H+,正极:O2+4H++4e—==2H2O;
⑵负极:2H2+4OH——4e—==4H2O,正极:O2+2H2O+4e—==4OH—。
4.不能忽视电子转移数相等
在同一个原电池中,负极失去的电子数必等于正极得到的电子数,所以在书写电极反应式时,要注意电荷守恒。这样可避免由总反应式改写成电极反应式所带来的失误,同时也可避免在有关计算中产生误差。