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在近几年的高考中,以新型電池为背景对原电池知识进行考核已成为必考的重点内容.特别是对电池电极反应式的书写的考查,更是考查的重点内容.下面,我结合高中化学教学实践,对新型电池电极反应式的书写方法进行一些探索.
一、掌握新型电池正负极的判断方法
要正确书写新型电池电极的反应式,必须首先掌握电池正负两极的判断方法.可根据以下八种方法进行判断.
1.根据电池的电极材料判断.如果电池是采用两种金属材料,则要分两种情况:如果仅有一种金属可以和电解质发生氧化还原反应,那么无论该金属活动性强弱与否,它都一定要作负极;如果这两种金属都能与电解质发生氧化还原反应,则活泼的金属作电池负极.
2.根据电流方向或电子流动方向判断.在电池的外电路中,电流从正极流向负极;而电子的流动方向与电流相反,它是从负极流向正极.
3.根据电解质溶液中离子的移动方向判断.在组成原电池的溶液中,阳离子总是向电池正极运动,而阴离子是向负极运动的.
4.根据两极发生的反应进行判断.在原电池中正极是得到电子而发生还原反应,而负极是失去电子发生氧化反应.
5.根据电极质量的增减来判断.如果原电池工作一段时间后,其电极质量增加,是因为有金属阳离子在其上放电,说明其活泼性弱,它就是电池正极;反之就是电池的负极.
6.根据电池的反应式来判断.由于原电池发生的是氧化还原反应,在反应式中只要能判断出氧化剂和还原剂,而氧化剂在正极上发生反应,还原剂在负极上发生反应,这样就能判断出电池的两极.
7.根据电极上是否有气泡产生来判断.在原电池的反应中,如果电极上有气泡(H2)产生,就表示氢离子在这个电极得到了电子,发生了还原反应,这个极就是正极.
8.根据电极上通入的气体来判断.对于燃料电池来说,由于其电极材料相同,电极一般不发生化学反应,只传导电子,所以根据两极通入的气体成分就能判断正负极.
二、掌握新型电池电极反应式的书写
(一)原电池电极反应式的书写原则.
电池电极反应式的书写要遵循以下原则:
一是正极:得到电子,发生还原反应,一般情况下是溶液的阳离子在正极得到电子.
二是负极:失去电子,发生氧化反应,一般情况下是负极本身失去电子.
三是电池反应的总反应式=正极反应式 负极反应式.
四是对于可逆电池来说,放电的过程适用于原电池原理,而充电的过程适用于电解池原理.
五是在原电池中遵循电荷守恒定律,即得失电子数相等.
(二)新型电池电极反应式书写技巧
1.根据电池的图示装置写反应式
首先要分析、判断出电池装置的正负极,然后再书写电极反应式.其书写技巧如下:
(1)负极.
①如果是负极本身被氧化,则电极反应式要分为两种情况:一是负极的金属失去电子后生成的金属阳离子不与电解质溶液的成分发生反应,则电极反应式可表示成:M-ne-Mn .二是如果负极金属去电子后生成的金属阳离子与电解质溶液的成分发生反应,则这时的反应式需要把金属阳离子与电解质溶液的反应、金属失电子的反应这两个反应式合写在一起.
②如果负极材料本身不发生反应(如燃料电池),在书写负极反应式时,必须把燃料失去电子的反应和产物与电解质溶液的反应合起来写.
(2)正极.
①如果负极材料和电解质溶液发生化学反应,则在正极上发生电极反应的物质就是电解质溶液中的某种微粒.
②如果负极材料和电解质溶液不发生化学反应,则在正极上发生电极反应的物质就是电解质溶液中的O2.
2.根据原电池反应来书写电极反应式.
首先确定两个电极的产物;其次,根据电荷守恒定律写出电极反应式;最后,检验两极反应式相加得到的电池总反应式和原化学方程式是否相同,相同则书写正确.
3.根据总反应式和其中一个电极反应式书写另一电极反应式.
此时,用总反应式减去已知电极的反应式就可得到另一电极的反应式.
总之,书写新型电池的电极反应式,需要依据电池两极的判断方法和原电池的书写原则.根据不同情况来掌握以上的书写技巧,就能正确写出电极反应式.
一、掌握新型电池正负极的判断方法
要正确书写新型电池电极的反应式,必须首先掌握电池正负两极的判断方法.可根据以下八种方法进行判断.
1.根据电池的电极材料判断.如果电池是采用两种金属材料,则要分两种情况:如果仅有一种金属可以和电解质发生氧化还原反应,那么无论该金属活动性强弱与否,它都一定要作负极;如果这两种金属都能与电解质发生氧化还原反应,则活泼的金属作电池负极.
2.根据电流方向或电子流动方向判断.在电池的外电路中,电流从正极流向负极;而电子的流动方向与电流相反,它是从负极流向正极.
3.根据电解质溶液中离子的移动方向判断.在组成原电池的溶液中,阳离子总是向电池正极运动,而阴离子是向负极运动的.
4.根据两极发生的反应进行判断.在原电池中正极是得到电子而发生还原反应,而负极是失去电子发生氧化反应.
5.根据电极质量的增减来判断.如果原电池工作一段时间后,其电极质量增加,是因为有金属阳离子在其上放电,说明其活泼性弱,它就是电池正极;反之就是电池的负极.
6.根据电池的反应式来判断.由于原电池发生的是氧化还原反应,在反应式中只要能判断出氧化剂和还原剂,而氧化剂在正极上发生反应,还原剂在负极上发生反应,这样就能判断出电池的两极.
7.根据电极上是否有气泡产生来判断.在原电池的反应中,如果电极上有气泡(H2)产生,就表示氢离子在这个电极得到了电子,发生了还原反应,这个极就是正极.
8.根据电极上通入的气体来判断.对于燃料电池来说,由于其电极材料相同,电极一般不发生化学反应,只传导电子,所以根据两极通入的气体成分就能判断正负极.
二、掌握新型电池电极反应式的书写
(一)原电池电极反应式的书写原则.
电池电极反应式的书写要遵循以下原则:
一是正极:得到电子,发生还原反应,一般情况下是溶液的阳离子在正极得到电子.
二是负极:失去电子,发生氧化反应,一般情况下是负极本身失去电子.
三是电池反应的总反应式=正极反应式 负极反应式.
四是对于可逆电池来说,放电的过程适用于原电池原理,而充电的过程适用于电解池原理.
五是在原电池中遵循电荷守恒定律,即得失电子数相等.
(二)新型电池电极反应式书写技巧
1.根据电池的图示装置写反应式
首先要分析、判断出电池装置的正负极,然后再书写电极反应式.其书写技巧如下:
(1)负极.
①如果是负极本身被氧化,则电极反应式要分为两种情况:一是负极的金属失去电子后生成的金属阳离子不与电解质溶液的成分发生反应,则电极反应式可表示成:M-ne-Mn .二是如果负极金属去电子后生成的金属阳离子与电解质溶液的成分发生反应,则这时的反应式需要把金属阳离子与电解质溶液的反应、金属失电子的反应这两个反应式合写在一起.
②如果负极材料本身不发生反应(如燃料电池),在书写负极反应式时,必须把燃料失去电子的反应和产物与电解质溶液的反应合起来写.
(2)正极.
①如果负极材料和电解质溶液发生化学反应,则在正极上发生电极反应的物质就是电解质溶液中的某种微粒.
②如果负极材料和电解质溶液不发生化学反应,则在正极上发生电极反应的物质就是电解质溶液中的O2.
2.根据原电池反应来书写电极反应式.
首先确定两个电极的产物;其次,根据电荷守恒定律写出电极反应式;最后,检验两极反应式相加得到的电池总反应式和原化学方程式是否相同,相同则书写正确.
3.根据总反应式和其中一个电极反应式书写另一电极反应式.
此时,用总反应式减去已知电极的反应式就可得到另一电极的反应式.
总之,书写新型电池的电极反应式,需要依据电池两极的判断方法和原电池的书写原则.根据不同情况来掌握以上的书写技巧,就能正确写出电极反应式.