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摘 要 电极反应式的书写是原电池的核心知识,也是高考的热点。笔者就自己的经验浅谈书写原电池的电极反应式应注意的几点问题。
关键词 书写;原电池;电极反应式
一、看原电池的正极和负极
原电池正负极的准确判断是正确书写电极反应式的前提条件。一般地,较活波的金属做原电池的负极,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■=Cu■
正极: 4H■+2NO■■+2e■=2NO■+2H■O
又如将镁铝合金放入6mol/L 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-6e■+8OH■=2Al0■■+4H■O
正极:6H■0+6e■=3H■■?邙+6OH■。
可见,原电池反应的实质是氧化还原反应,要正确书写原电池电极反应式,应准确判断原电池的正极和负极。
二、看电解质溶液的酸碱性
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。原电池的电极材料不变,若改变电解质溶液的酸碱性,其电极反应也必定改变。因此,书写电极反应式要注意介质的影响,一般来说,一级消耗介质的离子,另一极必然生成介质的离子。即:在酸性介质中,H+参与正极反应;在中性介质中,H2O参与正极反应;在碱性介质中,H2O可能参与正极反应,OH-参与负极反应。如氢-氧燃料电池有酸式和碱式两种,在酸性溶液中,电极反应式为:
负极:2H■-4e■■=4H■
正极:O■+4H■+4e■=2H■O;
如果是在碱性溶液中,电极反应式为:
负极: 2H■-4e■ + 4OH■= 4H■O
正极: O■ +2H■O + 4e■= 4OH
所以在碱性溶液中不可能有H+出现,在酸性溶液中,也不可能有OH-出现。
再比如钢铁的电化学腐蚀有两种,在酸性溶液中,
负极反应为:Fe -2e■ = Fe■
正极反应为:2H■ + 2e■=H■;
如果是在碱性溶液中,
负极反应为:Fe -2e■ =Fe■
正极反应为 : 2H■O + O■ + 4e■ =4OH■。
三、看总的反应方程式
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方程式。那么知道总反应方程式和其中的一个电极反应式,即可迅速的写出另一个电极反应式。
例如CH■OH和O■在KOH溶液中组成燃料电池,求该电池的负极反应式为。
先总反应的方程式:2CH■OH+3O■+4OH■=2CO3■+6H■O
再写正极电极反应式:O■+2H■O+4e■=4OH■
则负极的反应式为总反应方程式减去正极的反应式即可得到:
负极:CH■OH+8OH■-6e■=CO3■+6H■O
四、看电子转移数是否相等
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。
五、看充电电池的放电顺序
如果是充电电池,应看清充电或放电的顺序。否则,书写电极反应式容易出现错误。例如银锌纽扣电池的电池的充电和放电过程可表示为:Ag■O + Zn = 2Ag + ZnO。该电池使用寿命较长,广泛用于电子表和电子计算机。其电极分别为Ag■O和Zn,电解质为KOH溶液。放电时其电极反应式为:
负极:Zn-2e-+2OH-=ZnO+H2O 正极2Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-