陕西省宝鸡市陈仓区县功高中王军利
电化学知识是高考的重要考点之一,而原电池的有关试题又是离子反应和氧化还原反应知识的综合应用,因此学生对于原电池电极反应式的书写就具有一定的难度,现就原电池电极反应的书写方法、步骤归纳如下:
以CH4和空气为燃料,NaOH溶液为电解质溶液,Pt丝为电极,设计一个原电池。其正极反应式;负极反应式。
步骤:
1.写出题中涉及到的所有反应的化学方程式:
①CH4+2O2==CO2+2H2O②CO2+2NaOH==Na2CO3+H2O
2.将各方程式合并为总方程式,合并的本质就是删除实际不能存在的物质.
①+②得,CH4+2O2+2NaOH==Na2CO3+3H2O
3.将总化学方程式改写为总离子方程式:
CH4+2O2+2OH--==CO32-+3H2O
4.将总离子方程式拆分为正、极电极反应式。拆分的原则是所含元素化合价升高
的反应物为负极反应物,化合价升高后的生成物为负极产物,所含元素化合价降低的反应物为正极反应物,化合价降低后的生成物为正极产物;然后再根据得失电子守恒、质量守恒、电荷守恒对电极反应式配平,配平时需要添加的物质在电解质中或总离子方程式中寻找。
负极反应式:CH4-8e-+10OH--==CO32-+7H2O
正极反应式:2O2+8e-+4H2O==8OH—
小结:
1.所有的燃料电池中,因为有O2参加反应并且得电子,所以O2为正极反应物。①当电解质溶液为碱性或中性时,正极反应式O2+2H2O+4e-==4OH-;
②当电解质溶液为酸性时,正极反应式为:O2+4H++4e-==2H2O;
③当电解质为熔化的金属氧化物时,正极反应式为O2+4e-==2O2-。
2.当已知或写出其中一个电极反应,则从电池反应减去已知(写出)的电极反应式,得到另一电极的反应式。
练习反馈:
1.以C2H5OH和O2为燃料、磺酸类质子为电解质,铂丝为电极,设计一个原电池,正极、负极反应式分别为:;。
2.以CO和O2为燃料、熔化碳酸钠为电解质,在650℃,铂丝为电极,设计一个原电池,正极、负极反应式分别为:;。
3.以镁、铝为电极设计一个原电池,
①当电解质溶液为稀硫酸时,正极反应式、负极反应式分别为:
;。
②当电解质溶液为氢氧化钠时,正极负极反应式分别为:
;。
参考答案:
1.3O2+12H++12e-==6H2OC2H5OH+3H2O+12e-==2CO2+12H+
2.O2+2CO2+4e-==2CO32-2CO+2CO32--4e-==4CO2
3.①2H++2e-==H2↑Mg-2e-==Mg2+
②6H2O+6e-==6OH-+3H2↑2Al+8OH--6e-==2AlO2-+4H2O