1、电化学专题电极反应方程式的书写一、原电池与电解池的判断指出下列装置哪些为原电池？哪些为电解池？ 二、原电池与电解池的比较原电池 电解池定 义 将化学能转变成电能的装置 将电能转变成化学能的装置形成条件活动性不同的两电极（连接）电解质溶液（电极插入其中并与电极自发反应）形成闭合回路两电极接直流电源两电极插入电解质溶液形成闭合回路电极名称负极 较活泼金属（电子流出的极）正极 较不活泼金属或能导电的非金属（电子流入的极）阴极 与电源泉负极相连的极阳极 与电源正极相连的极电极反应负极 氧化反应；金属或还原性气体失电子正极 还原反应；溶液中的阳离子得电子或者氧化性气体得电子（吸氧腐蚀）阳极 氧化反应；溶
2、液中的阴离子失电子，或电极金属失电子阴极 还原反应；溶液中的阳离子得电子电子流向能量转变 化学能转变为电能 电能转化为化学能装置特点 无外接直流电源 有外接直流电源相似之处 均能发生氧化还原反应，且同一装置中两个电极在反应过程中转移电子总数相等。举 例 铜锌原电池；氢氧燃烧电池 氯碱工业装置；电解精炼铜三、原电池的电极反应和总反应式书写方法1、仅有一电极材料参与反应方法：规律：参与反应的金属电极本身为负极，另一电极往往为正极，负极是参与反应的金属失电子，正极是介质溶液中的微粒得电子（反应一般为析氢、吸氧、析 Cu、Ag 等）（1） 酸性较强介质：正极一般是析氢反应。例：图 1 电极反应：负极：
3、Zn-2e=Zn 2+ 正极：2H +2e=H2（2） 接近中性介质：正极一般是吸氧反应。例：图 2 电极反应：负极：2Fe-4e=2Fe 2+ 正极：O 2+4e+2H2O=4OH-练习 1.我国首创的以铝空气海水电池为能源的新型海水标志灯，它以海水为电解质溶液，利用空气中的氧使铝不断氧化产生电流，写出这种电池的电极材料、电极反应式及总反应式。答：负极（Al）：4Al-12e -=4Al3+正极（C）： 3O 2+12e-+6H2O=12OH-总反应式：4Al+6H 2O+3O2=4Al（OH） 3分析：负极本身参加反应被氧化，正极必须能导电而本身不参加反应。电源负极材料为：铝；电源正极材料
4、为：石墨等能导电的惰性材料。负极反应为：4Al12e =4Al3+；正极反应为：3O2+6H2O+12e 12OH （3）碱性介质：正极一般也是吸氧反应。例：图 3 电极反应：负极：2Fe-4e=2Fe 2+ 正极：O 2+4e+2H2O=4OH-（4）含不活泼金属的盐溶液为介质：正极析出不活泼金属（Cu、Ag 等） 。例：图 4 电极反应：负极：Fe-2e=Fe 2+ 正极：Cu 2+2e=Cu2、两电极材料均参与反应（常见于蓄电池式或纽扣式电池）规律：两电极材料通常由金属和金属化合物构成，金属作负极。电子得失均由两电极本身发生。在书写电极反应式时，应考虑电解质对电极的影响（如生成难溶物、弱
5、电解质等） 。介质为酸性溶液时，反应式两边不能出现 OH-离子；碱性溶液为介质时，反应式两边不能出现 H+离子。（1）酸性介质 例：实验室用铅蓄电池作电源电解饱和食盐水制氯气，已知铅蓄电池工作时总的方程式如下：Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O 试写出放电时的电极反应式。分析得出：负极：Pb-2e+SO 42-=PbSO4正极：PbO 2+2e+SO42-+4H+=PbSO4+2H2O（2）碱性介质 例：蓄电池在放电时起原电池作用，在充电时起电解池作用。下式是爱迪生蓄电池分别在充电和放电时发生的反应：Fe+NiO2+2H2O Fe（OH） 2+Ni（OH） 2试写出起原电池作
6、用的电极反应式。负极：Fe-2e+2OH -=Fe（ OH） 2正极：NiO 2+2e+2H2O=Ni（OH） 2+2OH-知识迁移：蓄电池的充电过程即电解，充电时电极反应式书写，只要将放电时的电极反应式反过来写，然后将负极改为阴极、原来的正极改为阳极即可：阴极：Fe(OH) 2+2e= Fe+2OH-阳极：Ni(OH) 2+2OH2e= NiO2+2H2O练习 2、电子表和电子计算器中常用一种微型纽扣原电池，它以锌为负极，氧化银为正极（即金属银上覆盖一薄层该金属氧化物） ，氢氧化钾溶液为电解质溶液，这种电池工作时，正极反应是 ( ）A Zn+2OH-=ZnO+H2O+2e B ZnO+H2O
7、=Zn+2OH-2eC Ag2O+2H+=2Ag+H2O-2e D Ag2O+H2O=2Ag+2OH-2e练习 3、氢镍电池是近年来开发的可充电电池，具有质轻、容量大的优良特性，其性能远优于镍镉电池，对环境污染程度也小于镍镉电池。目前已基本取代了镍镉电池。氢镍电池的总反应式是H2+2NiO(OH） 2Ni（OH） 2。 下列叙述中正确的是（ C、D）A.电池放电时，电池负极周围溶液的 OH 不断增大 B.电池放电时，镍元素被氧化 C.电池充电时。氢元素被还原 D.电池放电时，H 2是负极3、电极材料本身均不参与反应（常见于燃料电池）规律：两电极材料均为惰性电极（本身不参与反应，仅作导电的载体）
8、 ，负极是还原剂即燃料失电子，正极是氧化剂得电子。在书写电极反应式时，应考虑电解质对电极反应的影响，介质为酸性溶液时，反应式两边不能出现 OH-离子；碱性溶液为介质时，反应式两边不能出现 H+离子。同时参照总方程式中反应物和生成物来确定书写的微粒。例 1：熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视，可用 Li2CO3 和 Na2CO3 的熔融盐混和物作电解质，CO 为阳极燃气，空气和 CO2 的混和气为阴极助燃气，制得在 650下工作的燃料电池。完成有关的电池反应式：负极反应式：2CO+2CO 32-4e-4CO 2正极反应式： 总反应式： 答：正极：O 2+2CO2+4e-=2CO32-
9、总反应式：2CO+O 2=2CO2例 2 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，是一种高效低污染的新型电池，一般用金属铂（是一种惰性电极，并具有催化活性）或活性炭作电极，用 40%的 KOH溶液作电解质溶液。氢氧燃料电池的突出优点是把化学能直接转化为电能，而不经过热能中间形式。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：2H 2+O2=2H2O，则电极反应式分别为：负极 ，正极 。 如把 KOH 改为稀 H2SO4 作导电物质，则电极反应式为 、 。和的电池液不同，反应进行后，其溶液的 pH 各有何变化？ 如把 H2 改为甲烷， KOH 作导电物质，则
10、电极反应式为 、 。如果用稀 H2SO4 作导电物质，则电极反应式为 、 。分析：电解质溶液为碱性时，书写电极反应式可出现 OH ，但不能出现 H+；同样，电解质溶液为酸性时，书写电极反应式可出现 H+，但不能出现 OH 。答案： 负极：2H 2+4OH 4e =4H2O，正极：O 2+2H2O+4e 4OH 。 负极：2H 24e =4H+；正极：O 2+4H+4e 2H 2O。 负极：CH 4+10OH 8e =CO32 +7H2O；正极：O 2+2H2O+ 4e 4OH 。负极：CH 4+2H2O8e =CO2+8H+；正极：O 2+4H+ 4e 2H 2O。点评：解决此题的关键是理解原
11、电池的有关概念，注意溶液环境（即酸性、碱性或中性），熟悉原电池电极反应式的一般书写方法。练习 4、将两铂片插入 KOH 溶液中作为电极，在两极区分别通入甲烷(或氢气、一氧化碳等可燃性气体)和氧气构成燃料电池，则通入甲烷气体的极是原电池的 ，该极的电极反应是 ，电池工作时的总反应的离子方程式是 。通入一氧化碳时的电极反应式：负极：，正极： ，总反应的化学方程式： 。原电池电极反应式书写的一般步骤 第一步确定电极的正、负；第二步根据溶液中离子参加反应情况确定电极反应；第三步将电极反应相加得总反应式。总结：书写电极反应式是学习电化学的基本功，也是高考所必须掌握的知识点。一般来讲，书写原电池的电极反应
12、式应注意如下四点：1、准确判断原电池的正负极如果电池的正负极判断失误，则电极反应式必然写错，这是正确书写电极反应式的前提。一般而言，较活泼的金属成为原电池的负极，但不是绝对的。如将铜片和铝片同时插入浓硝酸中组成原电池时，铜却是原电池的负极被氧化，因为铝在浓硝酸中表面产生了钝化。此时，其电极反应式为：负极：Cu-2e- = Cu2+ 正极： 2NO3-+4H+2e-=2NO2+2H2O又如将镁铝合金放入 6mol/L 的 NaOH 溶液中构成原电池时，尽管镁比铝活泼，但镁不和 NaOH溶液反应，所以铝成为负极，其电极反应式为：负极：2Al+8OH -6e-=2AlO2-+4H2O 正极：6H 2
13、O+6e-= 3H2 + 6OH-2、高度注意电解质的酸碱性在正、负极上发生的电极反应不是孤立的，它往往与电解质溶液紧密联系。如氢氧燃料电池有酸式和碱式两种，在酸溶液中负极反应式为：2H 2 - 4e- = 4H+正极反应式为：O 2+4H+4e-=2H2O;如是在碱溶液中，则不可能有 H+出现，在酸溶液中，也不可能出现 OH-。又于 CH4、CH 3OH 等燃料电池，在碱溶液中 C 元素以 CO32-离子形式存在，而不是放出 CO2。3、牢牢抓住总的反应方程式从理论上讲，任何一个自发的氧化还原反应均可设计成原电池。而两个电极反应相加即得总的反应方程式。所以，对于一个陌生的原电池，只要知道总反
14、应方程式和其中的一个电极反应式，即可迅速写出另一个电极反应式。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。这样可以避免由电极反应式写总反应方程式，或由总反应方程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。四、电解池的电极反应和总反应式书写方法书写电解池的电极反应式时，要注意阴离子和阳离子的放电顺序：阴极放电顺序 Au 3+Ag+Fe3+Hg 2+Cu2+H+Pb2+Sn2+Ni2+Fe2+Zn2+Mn 2+Al 3+Mg2+Na +Ca2+K+阳极放电顺序 S 2- I- Br- Cl- O
15、H - NO3- F-1.电解水型：含氧酸、强碱、活泼金属的含氧酸盐（如 NaOH、H 2SO4、K 2SO4 等）的电解。阴极：阳极：总反应：2.分解电解质型：无氧酸（除 HF 外） 、不活泼的无氧酸盐（氟化物除外） （如 HCl、CuCl 2 等）溶液的电解。阴极：阳极：总反应：3.放氢生碱型：活泼金属的无氧酸盐（氟化物除外） （如 NaCl、MgBr 2）溶液的电解。阴极：阳极：总反应：4.放氧生酸型：不活泼金属的含氧酸盐（如 CuSO4、AgNO 3 等）溶液的电解。阴极：阳极：总反应：启示：电极反应的书写与下列几个因素有关1、与装置类型有关2、与电极类型及电极材料有关3、与反应类型有关4、与电子守恒有关5、与电解质环境有关6、与总反应式有关7、与题给信息有关8、与离子的氧化还原性强弱有关
