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原电池是高中化学的一个难点,又极易与电解池混淆,尤其是对原电池的电极反应书写学生总是感觉难。因此,老师在复习这部分知识时要善于对知识点和方法进行归纳总结,使学生在理解原电池基本原理的基础上,掌握原电池电极反应的书写方法与技巧,就能有效突破这一难关。原电池电极反应式书写的一般步骤:
第一,原电池正、负极的确定。①由两极的相对活泼性确定:相对活泼性较强(针对电解质溶液而言)的金属为负极(一般地,负极材料与电解质溶液要发生反应),相对活泼性较差的金属或导电的非金属等为正极。如:Mg-Al-HCl溶液构成的原电池中,负极为Mg;但Mg-Al-NaOH溶液构成的原电池中,负极为Al。(思考:Al-Cu-HCl溶液、Al-Cu-浓HNO3溶液构成的原电池中的负极分别为什么?)②由电极变化情况确定:某一电极若不断溶解或质量不断减少,该电极发生氧化反应,则此电极为负极;若某一电极上有气体产生、电极的质量不断增加或不变,该电极发生还原反应,则此电极为正极。如:Zn-C-CuSO4溶液构成的原电池中,C电极上会析出紫红色固体物质,则C为此原电池的正极。③根据实验现象确定:一般可以根据电极附近指示剂(石蕊、酚酞、湿润的KI-淀粉等)的显色情况来分析推断该电极发生的反应情况,是氧化反应还是还原反应,是H+还是OH-或I-等放电,从而确定正、负极。如用酚酞作指示剂,则溶液变红色的那一极附近溶液的性质为碱性,是H+放电导致c(OH-)>c(H+),H+放电是还原反应,故这一极为正极。④如两极都是惰性电极(一般用于燃料电池),则可以通过定义和总反应式来分析,发生氧化反应的气体(或对应物质)所对应的一极为负极。如碱性溶液中的甲醇燃料电池,其总反应式为:2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O,CH3OH被氧化,则通入甲醇的一极为负极,通入氧气的一极为正极(即可燃物通在负极上,助燃物通在正极上)。⑤如果题目给定的是图示装置,可根据电子流动方向或其它提示来分析正、负极。
第二,书写电极反应式原电池的电极名称一旦确定,则相应电极的电极反应式也随之确定。但书写电极反应式时还需注意以下几点:①两极电极反应式中的电子得失数目(一般)保持相等。②看负极反应生成的阳离子与电解质溶液中的阴离子能否共存,若不能共存,则该电解质溶液中的阴离子也要写入负极的电极反应式中。如Al-Cu-NaHCO3溶液构成的原电池中,因Al失去电子生成的Al3+能与HCO3-反应:Al3++3HCO3-=Al(OH)3↓+3CO2↑,故铝件(负极)上发生的反应为:Al-3e-+3HCO3-=Al(OH)3↓+3CO2↑,而不是仅仅写为:Al-3e-=Al3+。③当正极上的反应物质为O2时(吸氧腐蚀),要注意电解质溶液的性质。溶液为碱性时,电极反应式中不能出现H+;溶液为酸性时,电极反应式中不能出现OH-。
第三,负极反应式比较简单,一般是较活泼的金属或者可燃物失去电子,书写时必须考虑电解质溶液环境的影响。比较复杂的是正极反应式,现将正极反应小结为如下四种情况:①酸性环境时,一般为2H++2e-=H2↑(如Cu-Zn-稀硫酸原电池);②溶液中不活泼的金属阳离子放电,如:Cu2++2e-=Cu(Fe-CuSO4原电池);③燃料电池中的氧气放电O2+4H++4e-=2H2O(酸性环境)、O2+2H2O+4e-=4OH-(碱性环境);④强氧化性的阴离子放电:2NO3-+4H++2e-=2NO2↑+2H2O(Cu-Al-浓硝酸原电池)——阴离子在正极上放电,比较特殊。
希望以上内容,能够给予老师们、同学们一些启发,快速攻克这一教学难点!
第一,原电池正、负极的确定。①由两极的相对活泼性确定:相对活泼性较强(针对电解质溶液而言)的金属为负极(一般地,负极材料与电解质溶液要发生反应),相对活泼性较差的金属或导电的非金属等为正极。如:Mg-Al-HCl溶液构成的原电池中,负极为Mg;但Mg-Al-NaOH溶液构成的原电池中,负极为Al。(思考:Al-Cu-HCl溶液、Al-Cu-浓HNO3溶液构成的原电池中的负极分别为什么?)②由电极变化情况确定:某一电极若不断溶解或质量不断减少,该电极发生氧化反应,则此电极为负极;若某一电极上有气体产生、电极的质量不断增加或不变,该电极发生还原反应,则此电极为正极。如:Zn-C-CuSO4溶液构成的原电池中,C电极上会析出紫红色固体物质,则C为此原电池的正极。③根据实验现象确定:一般可以根据电极附近指示剂(石蕊、酚酞、湿润的KI-淀粉等)的显色情况来分析推断该电极发生的反应情况,是氧化反应还是还原反应,是H+还是OH-或I-等放电,从而确定正、负极。如用酚酞作指示剂,则溶液变红色的那一极附近溶液的性质为碱性,是H+放电导致c(OH-)>c(H+),H+放电是还原反应,故这一极为正极。④如两极都是惰性电极(一般用于燃料电池),则可以通过定义和总反应式来分析,发生氧化反应的气体(或对应物质)所对应的一极为负极。如碱性溶液中的甲醇燃料电池,其总反应式为:2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O,CH3OH被氧化,则通入甲醇的一极为负极,通入氧气的一极为正极(即可燃物通在负极上,助燃物通在正极上)。⑤如果题目给定的是图示装置,可根据电子流动方向或其它提示来分析正、负极。
第二,书写电极反应式原电池的电极名称一旦确定,则相应电极的电极反应式也随之确定。但书写电极反应式时还需注意以下几点:①两极电极反应式中的电子得失数目(一般)保持相等。②看负极反应生成的阳离子与电解质溶液中的阴离子能否共存,若不能共存,则该电解质溶液中的阴离子也要写入负极的电极反应式中。如Al-Cu-NaHCO3溶液构成的原电池中,因Al失去电子生成的Al3+能与HCO3-反应:Al3++3HCO3-=Al(OH)3↓+3CO2↑,故铝件(负极)上发生的反应为:Al-3e-+3HCO3-=Al(OH)3↓+3CO2↑,而不是仅仅写为:Al-3e-=Al3+。③当正极上的反应物质为O2时(吸氧腐蚀),要注意电解质溶液的性质。溶液为碱性时,电极反应式中不能出现H+;溶液为酸性时,电极反应式中不能出现OH-。
第三,负极反应式比较简单,一般是较活泼的金属或者可燃物失去电子,书写时必须考虑电解质溶液环境的影响。比较复杂的是正极反应式,现将正极反应小结为如下四种情况:①酸性环境时,一般为2H++2e-=H2↑(如Cu-Zn-稀硫酸原电池);②溶液中不活泼的金属阳离子放电,如:Cu2++2e-=Cu(Fe-CuSO4原电池);③燃料电池中的氧气放电O2+4H++4e-=2H2O(酸性环境)、O2+2H2O+4e-=4OH-(碱性环境);④强氧化性的阴离子放电:2NO3-+4H++2e-=2NO2↑+2H2O(Cu-Al-浓硝酸原电池)——阴离子在正极上放电,比较特殊。
希望以上内容,能够给予老师们、同学们一些启发,快速攻克这一教学难点!