高中常见的原电池电极反应式的书写.docx
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高中常见的原电池电极反应式的书写
高中常见的原电池电极反应式的书写
书写过程归纳:
列物质,标得失(列出电极上的物质变化,根据价态变化标明电子得失)
选离子,配电荷(根据介子选择合适的离子,配平电荷,使其符合电荷守恒)
巧用水,配个数(通常介质为水溶液,可选用水配平质量守恒)
1.伏打电池:
(负极—Zn,正极—Cu,电解液—H2SO4)
负极:
Zn-2e-==Zn2+(氧化反应)
正极:
2H++2e-==H2↑(还原反应)
离子方程式:
Zn+2H+==H2↑+Zn2+
2.铁碳电池:
(负极—Fe,正极—C,电解液H2CO3弱酸性)
负极:
Fe-2e-==Fe2+(氧化反应)
正极:
2H++2e-==H2↑(还原反应)
离子方程式:
Fe+2H+==H2↑+Fe2+(析氢腐蚀)
3.铁碳电池:
(负极—Fe,正极—C,电解液中性或碱性)
负极:
2Fe-4e-==2Fe2+(氧化反应)
正极:
O2+2H2O-+4e-==4OH―(还原反应)
总化学方程式:
2Fe+O2+2H2O==2Fe(OH)2(吸氧腐蚀)
4Fe(OH)2+O2+2H2O==4Fe(OH)3
2Fe(OH)3==Fe2O3+3H2O(铁锈的生成过程)
4.铝镍电池:
(负极—Al,正极—Ni,电解液NaCl溶液、O2)
负极:
4Al-12e-==4Al3+(氧化反应)
正极:
3O2+6H2O-+12e-==12OH-(还原反应)
总化学方程式:
4Al+3O2+6H2O==4Al(OH)3(海洋灯标电池)
5.普通锌锰干电池:
(负极—Zn,正极—C,电解液NH4Cl、ZnCl2、MnO2等的糊状物)
负极:
Zn-2e-==Zn2+(氧化反应)
正极:
2MnO2+2NH4++2e-==Mn2O3+6H2O+2NH3↑(还原反应)
总化学方程式:
Zn+2NH4Cl+2MnO2==ZnCl2+Mn2O3+2NH3↑+H2O
6.碱性锌锰干电池:
(负极—Zn,正极—C,电解液KOH、MnO2的糊状物)
负极:
Zn+2OH--2e-==Zn(OH)2(氧化反应)
正极:
MnO2+2H2O+2e-==2MnO(OH)+2OH-(还原反应)
总化学方程式:
Zn+MnO2+2H2O==Zn(OH)2+2MnO(OH)
7.银锌电池:
(负极—Zn,正极—Ag2O,电解液NaOH)
负极:
Zn-2OH--2e-==Zn(OH)2(氧化反应)
正极:
Ag2O+H2O+2e-==2Ag+2OH-(还原反应)
总化学方程式:
Zn+Ag2O+H2O==Zn(OH)2+2Ag
8.铝—空气—海水(负极—铝,正极—石墨、铂网等能导电的惰性材料,电解液—海水)
负极:
4Al-12e-==4Al3+(氧化反应)
正极:
3O2+6H2O+12e-==12OH―(还原反应)
总化学方程式:
4Al+3O2+6H2O==4Al(OH)3(铂网增大与氧气的接触面)
9.镁—铝电池(负极—Al,正极—Mg,电解液KOH)
负极(Al):
2Al+8OH--6e-==2AlO2-+4H2O(氧化反应)
正极(Mg):
6H2O+6e-==3H2↑+6OH-(还原反应)
总化学方程式:
2Al+2OH-+6H2O==2AlO2+3H2↑+4H2O
10.锂电池一型(负极—金属锂,正极—石墨,电解液—LiAlCl4-SOCl2)
负极:
8Li-8e-==8Li+(氧化反应)
正极:
3SOCl2+8e-==SO32-+2S+6Cl-(还原反应)
总化学方程式:
8Li+3SOCl2==Li2SO3+6LiCl+2S
二次电池(又叫蓄电池或充电电池)
1.铝蓄电池:
(负极—Pb,正极—PbO2,电解液—浓硫酸)
放电时
负极:
Pb-2e-+SO42―==PbSO4(氧化反应)
正极:
PbO2+2e-+4H++SO42-==PbSO4+2H2O(还原反应)
充电时
阴极:
PbSO4+2e-==Pb+SO42-(还原反应)
阳极:
PbSO4+2H2O-2e-==PbO2+SO42-+4H+(氧化反应)
总化学方程式:
Pb+PbO2+2H2SO4
2PbSO4+2H2O
2.铁—镍电池:
(负极—Fe,正极—NiO2,电解质溶液为KOH溶液)
放电时
负极:
Fe-2e-+2OH-==Fe(OH)2(氧化反应)
正极:
NiO2+2H2O+2e-==Ni(OH)2+2OH―(还原反应)
充电时
阴极:
Fe(OH)2+2e-==Fe+2OH-(还原反应)
阳极:
Ni(OH)2-2e-+2OH-==NiO2+2H2O(氧化反应)
总化学方程式:
Fe+NiO2+2H2O
Fe(OH)2+Ni(OH)2
3.LiFePO4电池:
(正极—LiFePO4,负极—石墨,含Li+导电固体为电解质)
放电时
负极:
Li–e-==Li+(氧化反应)
正极:
FePO4+Li++e-==LiFePO4(还原反应)
充电时
阴极:
Li++e-==Li(还原反应)
阳极:
LiFePO4-e-==FePO4+Li+(氧化反应)
总化学方程式:
FePO4+Li
LiFePO4
4.镍—镉电池:
(负极—Cd,正极—NiO(OH),电解质溶液为KOH溶液)
放电时
负极:
Cd-2e-+2OH-==Cd(OH)2(氧化反应)
正极:
2NiO(OH)+2e-+2H2O==Ni(OH)2+2OH-(还原反应)
充电时
阴极:
Cd(OH)2+2e-==Cd+2OH-(还原反应)
阳极:
2Ni(OH)2-2e-+2OH-==2NiO(OH)+2H2O(氧化反应)
总化学方程式:
Cd+2NiO(OH)+2H2O
Cd(OH)2+2Ni(OH)2
5.氢—镍电池:
(负极—LaNi5储氢合金,正极—NiO(OH),电解质KOH+LiOH溶液)
放电时
负极:
LaNi5H6-6e-+6OH-==LaNi5+6H2O(氧化反应)
正极:
6NiO(OH)+6e-+6H2O==6Ni(OH)2+6OH-(还原反应)
充电时
阴极:
LaNi5+6e-+6H2O==6NiO(OH)+6OH-(还原反应)
阳极:
6Ni(OH)2-6e-+6OH-==6NiO(OH)+6H2O(氧化反应)
总化学方程式:
LaNi5H6+6NiO(OH)
LaNi5+6Ni(OH)2
6.高铁电池:
(负极—Zn,正极—石墨,电解质为浸湿固态碱性物质)
放电时
负极:
3Zn-6e-+6OH-==3Zn(OH)2(氧化反应)
正极:
2FeO42-+6e-+8H2O==2Fe(OH)3+10OH-(还原反应)
充电时
阴极:
3Zn(OH)2+6e-==3Zn+6OH-(还原反应)
阳极:
2Fe(OH)3-6e-+10OH-==2FeO42-+8H2O(氧化反应)
总化学方程式:
3Zn+2K2FeO4+8H2O
3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH
7.锂电池二型:
(负极—LiC6,正极含锂的二氧化钴LiCoO2,充电时LiCoO2中的Li被氧化,Li+还原以Li原子形式嵌入电池负极材料C6中,以LiC6表示)
放电时
负极:
LiC6–xe-==Li(1-x)C6+xLi+(氧化反应)
正极:
Li(1-x)CoO2+xe-+xLi+==LiCoO2(还原反应)
充电时
阴极:
Li(1-x)C6+xLi++xe-==LiC6(还原反应)
阳极:
LiCoO2–xe-==Li(1-x)CoO2+xLi+(氧化反应)
总化学方程式:
Li(1-x)CoO2+LiC6
LiCoO2v+Li(1-x)C6
燃料电池
由于燃料电池的优点较多,成了近年高考的方向。
燃料电池是原电池中一种比较特殊的电池,它与原电池形成条件有一点相悖,就是不一定两极是两根活动性不同的电极,也可以用相同的两根电极。
解决此类问题必须抓住一点:
燃料电池反映实际上等同于燃料的燃烧反应,但要特别注意介质对产物的影响。
一、氢氧燃料电池
氢氧燃料电池一般是以惰性金属铂(Pt)或石墨做电极材料,负极通入H2,正极通入O2,总反应为:
2H2+O2==2H2O电极反应特别要注意电解质溶液种类,有以下三种情况:
1.电解质是KOH溶液(碱性电解质)
负极:
2H2-4e-+4OH-==4H2O(氧化反应)
正极:
O2+2H2O+4e-==4OH-(还原反应)
总反应方程式:
2H2+O2==2H2O
2.电解质是H2SO4溶液(酸性电解质)
负极:
2H2-4e-==4H+(氧化反应)
正极:
O2+4H++4e-==2H2O(还原反应)
总反应方程式:
2H2+O2==2H2O
3.电解质是NaCl溶液(中性电解质)
负极:
2H2-4e-==4H+(氧化反应)
正极:
O2+2H2O+4e-==4OH-(还原反应)
总反应方程式:
2H2+O2==2H2O
说明:
1.碱性溶液、反应物、生成物种均无H+
2.碱性溶液、反应物、生成物种均无OH―
3.中性溶液,反应物中均无H+和OH―
4.水溶液中不能出现O2-
二、甲醇燃料电池
1.碱性电解质(铂为两极,电解液KOH溶液)
正极:
3O2+12e-+6H2O==12OH-(还原反应)
负极:
2CH3OH-12e-+13OH-==2CO32-+12H2O(氧化反应)
总反应方程式:
2CH3OH+3O2+4KOH==2K2CO3+6H2O
2.酸性电解质(铂为两极,电解液H2SO4溶液)
正极:
3O2+12e-+12H+==6H2O(还原反应)(注:
乙醇燃料电池与甲醇)
负极:
2CH3OH-12e-+2H2O==12H++2CO2(氧化反应)(燃料电池原理基本相同)
总反应方程式:
2CH3OH+3O2==2CO2+4H2O(氧化反应)
三、CO燃料电池
1.熔融盐(铂为两极,Li2CO3和Na2CO3的熔融盐作电解质,CO为负极燃气,空气与CO2的混合气为正极助燃气)
正极:
O2+4e-+2CO2==2CO32-(还原反应)
负极:
2CO+2CO32--4e-==4CO2(氧化反应)
总反应方程式:
2CO+O2==2CO2
2.酸性电解质(铂为两极,电解液H2SO4溶液)
正极:
O2+4e-+4H+==2H2O(还原反应)
负极:
2CO-4e-+2H2O==2CO2+4H+(氧化反应)
总反应方程式:
2CO+O2==2CO2
四、肼燃料电池(铂为两极,电解液KOH溶液)
正极:
O2+2H2O+4e-==4OH-(还原反应)
负极:
N2H4+4OH--4e-==N2+4H2O(氧化反应)
总反应方程式:
N2H4+O2==N2+2H2O
五、丙烷燃料电池(铂为两极,正极通入O2和CO2,负极通入丙烷,电解液有三种)
1.电解质是熔融碳酸盐(K2CO3或Na2CO3)
正极:
5O2+20e-+10CO2==10CO32-(还原反应)
负极:
C3H8-20e-+10CO32-==13CO2++4H2O(氧化反应)
总反应方程式:
C3H8+5O2==3CO2+4HO2
2.酸性电解质(电解液H2SO4溶液)
正极:
5O2+20e-+20H+==10H2O(还原反应)
负极:
C3H8-20e-+6H2O==3CO2+20H+(氧化反应)
总反应方程式:
C3H8+5O2==3CO2+2H2O
3.碱性电解质(铂为两极,电解液KOH溶液)
正极:
5O2+20e-+10H2O==20OH-(还原反应)
负极:
C3H8-20e-+26OH-==3CO32-+17H2O(氧化反应)
总反应方程式:
C3H8+5O2+6KOH==3K2CO3+7H2O
七、乙烷燃料电池(铂为两极,电解液KOH溶液)
正极:
7O2+28e-+14H2O==28OH-(还原反应)
负极:
2C2H6-28e-+36OH―==4CO32-+24H2O(氧化反应)
总反应方程式:
2C2H6+7O2+8KOH==4K2CO3+10HO2
六、甲烷燃料电池
1.碱性电解质(铂为两极,电解液KOH溶液)
正极:
2O2+4H2O+8e-==8OH-(还原反应)
负极:
CH4+10OH--8e-==CO32-+7H2O(氧化反应)
总反应方程式:
CH4+2KOH+2O2==K2CO3+3HO2
2.酸性电解质(铂为两极,电解液H2SO4溶液)
正极:
2O2+8e-+8H+==4H2O(还原反应)
负极:
CH4-8e-+2H2O==8H++CO2(氧化反应)
总反应方程式:
CH4+2O2==CO2+2H2O
电解
一、电解自身
1.电解CuCl2溶液
阳极:
2Cl-+2e-==Cl2↑阴极:
Cu2++2e-==Cu(CuCl2)
总反应方程式:
CuCl2=电解=Cu+Cl2↑
2.电解HCl溶液
阳极:
2Cl--2e-==Cl2阴极:
2H++2e-==H2↑
总反应方程式:
2HCl=电解=H2↑+Cl2↑
3.电解熔融NaCl、MgCl2、Al2O3
2NaCl(熔融)=电解=2Na+2Cl2↑
2MgCl2(熔融)=电解=Mg+Cl2↑
2Al2O3(熔融)=电解=4Al+3O2↑
二、电解水
1.电解水
阳极:
4OH--4e-==2H2O+O2↑阴极:
4H++4e-==2H2↑
总反应方程式:
2H2O=电解=2H2↑+2O2↑
2.电解NaCl溶液
阳极:
2Cl--2e-==Cl2阴极:
2H++2e-==H2↑
总反应方程式:
2NaCl+2H2O=电解=2NaOH+H2↑+Cl2↑
3.电解KNO3溶液
阳极:
4OH--4e-==2H2O+O2↑阴极:
4H++4e-==2H2↑
总反应方程式:
2H2O=电解=2H2↑+2O2↑
4.电解NaOH溶液
阳极:
4OH--4e-==2H2O+O2↑阴极:
4H++4e-==2H2↑
总反应方程式:
2H2O=电解=2H2↑+2O2↑
三、放氢生酸型
1.电解CuSO4溶液
阳极:
OH―-4e-==2H2O+O2↑阴极:
2Cu2++4e-==2Cu
总反应方程式:
2CuSO4+2H2O=电解=2Cu+2H2O+O2↑
2.电解AgNO3溶液
阳极:
4OH--4e-==2H2O+O2↑阴极:
4Ag++4e-==4Ag
总反应方程式:
4AgNO3+2H2O=电解=4Ag+4HNO3+O2↑
四、放氢生碱型
1.电解AlCl3溶液
阳极:
(+)2Cl--2e-==Cl2阴极:
2H++2e-==H2↑
总反应方程式:
2AlCl3+2H2O=电解=2Al(OH)3↓+3H2↑+3Cl2↑
五、Fe的腐蚀
(1)析氢腐蚀
阳极:
2H++2e-==H2↑阴极:
Fe-2e-==Fe2+
总反应方程式:
Fe+2H+==Fe2++H2↑
(2)吸氧腐蚀
阳极:
O2+2H2O+4e-==4OH-
阴极:
2Fe-2e-==2Fe2+Fe2++2OH-==Fe(OH)2↓
4Fe(OH)2+O2+2H2O==4Fe(OH)3
2Fe(OH)2==Fe2O3·x2H2O+(3-x)H2O
总反应方程式:
4Fe+3O2+xH2O==2Fe2O3·x2H2O
六、金属冶炼本质
Mn++ne-==M
七、铜
(1)电解精炼铜
阳极:
粗铜Cu-2e-==Cu2+Zn-2e-==Zn2+Pb-2e-==Pb2+等
阴极:
精铜Cu2+-2e-==Cu电解液CuSO4
(2)电镀铜
阳极:
纯铜Cu-2e-==Cu2+阴极:
镀件Cu+2e-==Cu2+
电解液CuSO4
八、2Al+2ClO-+2OH-==3Cl-+2AlO2-+H2O
Cr2O72-+6Fe2++4H+==2Cr3++6Fe3++7H2O
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