原电池电极反应式书写教案和练习.docx

原电池电极反应式书写教案和练习.docx

《原电池电极反应式书写教案和练习.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《原电池电极反应式书写教案和练习.docx（14页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

原电池电极反应式书写教案和练习

原电池中电极反应式的书写

电极反应式的书写一直以来都是学生学习的一大难点，如何正确书写原电池的电极反应式呢？

现总结如下：

（一）原电池的类型

在书写电极反应式之前，必须先了解原电池的类型，大致分为三种：

（1）负极参与反应，而正极不参与反应，如常见的铜锌原电池；

（2）负极、正极均参与反应，如可充电电池铅蓄电池在放电时的过程；

（3）负极、正极均不参加反应，如燃料电池。

在书写时首先要判断属于何种

类型的电池。

一般第一种原电池负极为较活泼金属，正极为较不活泼金属（注意结合电解质溶液）或石墨，负极和电解质溶液能发生自发的氧化还原反应。

（二）【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（根据介质选择合适的离子，配平电荷，使符合电荷守）。

巧用水，配个数（通常介质为水溶液，可选用水配平质量守恒）

（三）例题和练习

例1：

铜锌原电池，应先书写自发的氧化还原反应，即总化学方程式电池反应：

Zn+2H+=Zn2++H2↑；然后利用负极发生氧化反应，正极发生还原反应：

负极：

Zn-Ze-=Zn2+正极：

2H++2e-=H2↑

再对于较复杂的镁铝氢氧化钠溶液组成的电池。

例2、Mg—Al—NaOH溶液构成的原电池

解析：

由于Mg、Al中只有Al能与NaOH溶液反应，所以Al作负极。

电池的总反应为：

2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑。

接下来可直接写出负极反应,方法为：

第①步：

找物质、标得失（写负极反应要找到还原剂和氧化产物，正极反应就相反，并计算电子的得失数目）；2Al—6e-=2AlO2-

第②步：

找离子、平电荷（根据电池反应所发生的环境以及同时考虑相应的离子反应，找到适当的离子使左右两边电荷守恒，一般是H+或OH-）；据第①步可看出右边有8个负电荷，环境是碱性条件，所以在左边要加上8个OH-。

2Al+8OH-—6e-=2AlO2-

第③步：

巧用水、平氢氧（最后用水分子配平氢氧原子）

2Al+8OH-—6e-=2AlO2-+4H2O

至于正极反应可用减法求得：

6H2O+6e-=6OH-+3H2↑

[练习]书写Cu、Fe与浓HNO3形成原电池的总反应及电极反应式。

负极：

______________________________________________________

正极：

______________________________________________________

总的反应方程式：

____________________________________________

对于第二种题型可充电电池一般题目会直接告诉总化学方程式,首先明确放电时是原电池,再利用负极发生氧化反应,正极发生还原反应,列出正、负极发生的反应物及产物，然后利用电荷守恒、原子守恒，补充与电解质有关的离子或者物质，写出负极和正极反应方程式。

例3：

Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O

先写出Pb-2e-→PbSO4；PbO2+2e-→PbSO4

根据原子守恒得负极左边加1molSO42-；正极左边加入1molSO42-、4molH+或利用总-负极得到正极反应式。

[练习4]书写Li+FePO4LiFePO4原电池的电极反应式

负极：

______________________________________________________

正极：

______________________________________________________

总的反应方程式：

____________________________________________

综合可得对于第二种类型先分析简单的一极，再用总方程式-简单一极的电极反应式。

对于第三种类型，是历来高考中的热点话题，一般先书写可燃物燃烧的化学方程式，再看燃料产物能否与电解质溶液反应。

进而写出总电池反应，然后根据负极为可燃物；正极为助燃性物质，常为O2。

而对于正极因常是O2，故正极反应式较固定，只会因电解质溶液不同而有所不同。

例如在酸性溶液中正极则O2+4H++4e-=2H2O；

在碱性溶液中（或中性）O2+2H2O+4e-=4OH-。

若遇熔融的固体电解质，则正极为O2+4e-=2O2-，相对而言负极较复杂，故一般将电池反应-正极反应式，得负极反应式。

在分析中注重正、负极得失电子守恒。

例：

氢氧燃料电池在酸性，碱性溶液中的电极反应式。

酸性溶液中，总电池反应：

2H2+O2=2H2O

正极为：

O2+4H++4e-=2H2O故负极为：

2H2-4e-=4H+

碱性溶液中，总电池反应：

2H2+O2=2H2O

正极为：

O2+2H2O+4e-=4OH-故负极为：

2H2+4OH--4e-=4H2O

[练习]书写甲醇燃料电池，以KOH为电解质溶液的电极反应：

负极：

______________________________________________________

正极：

______________________________________________________

总的反应方程式：

____________________________________________

由上综合可得：

对于燃料电池，先写总电池反应，然后结合电解质溶液，写正极反应式，最后得负极反应式。

综上所述，解题时应先判断原电池属于何种类型，然后根据不同类型选择不同的书写方式。

高中常见的原电池电极反应式的书写训练

一次电池

1、伏打电池：

（负极—Zn、正极—Cu、电解液—H2SO4）

负极：

正极：

总反应方程式（离子方程式）

2、铁碳电池：

（负极—Fe、正极—C、电解液H2CO3弱酸性）

负极：

正极：

总反应方程式（离子方程式）

3、铁碳电池：

（负极—Fe、正极—C、电解液中性或碱性）

负极：

正极：

化学方程式2Fe+O2+2H2O==2Fe（OH）2（吸氧腐蚀）4Fe（OH）2+O2+2H2O==4Fe（OH）32Fe（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）

负极：

正极：

总反应化学方程式：

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——碳棒，电解液——NH4Cl糊状物）

负极：

正极：

总反应化学方程式：

Zn+2NH4Cl+2MnO2=ZnCl2+Mn2O3+2NH3+H2O

6、碱性锌锰干电池：

（负极——Zn，正极——碳棒，电解液KOH糊状物）

负极：

正极：

总反应化学方程式：

Zn+2MnO2+2H2O==Zn（OH）2+MnO（OH）

7、镁铝电池：

（负极－－Al，正极－－Mg，电解液KOH）

负极（Al）：

正极（Mg）：

总反应化学方程式：

8、高铁电池（负极－－Zn，正极－－碳，电解液KOH和K2FeO4）

正极：

负极：

总反应化学方程式：

3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn（OH）2+2Fe（OH）3+4KOH

9、镁/H2O2酸性燃料电池

正极：

负极：

总反应化学方程式：

Mg+H2SO4+H2O2=MgSO4+2H2O

10、银锌电池：

（负极—Zn、正极--Ag2O、电解液NaOH）

负极：

正极：

化学方程式Zn+Ag2O+H2O==Zn（OH）2+2Ag

11、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：

正极：

总反应式为：

4Al+3O2+6H2O===4Al（OH）3（铂网增大与氧气的接触面）

二次电池（又叫蓄电池或充电电池）

1、铅蓄电池：

（负极—Pb正极—PbO2电解液—浓硫酸）

放电时负极：

正极：

充电时阴极：

阳极：

总化学方程式

2、镍--镉电池（负极--Cd、正极—NiOOH、电解质溶液为KOH溶液）

放电时负极：

正极：

充电时阴极：

阳极：

总化学方程式Cd+2NiOOH+2H2O

Cd（OH）2+2Ni（OH）2

3、锂电池二型（负极LiC6、正极含锂的二氧化钴LiCoO2、充电时LiCoO2中Li被氧化，

Li+还原以Li原子形式嵌入电池负极材料碳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）

总反应方程式Li（1-x）CoO2+LiC6

LiCoO2+Li（1-x）C6

燃料电池

:

一、氢氧燃料电池：

解决此类问题必须抓住一点：

燃料电池反应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。

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，有下列三种情况：

1、电解质是KOH溶液（碱性电解质）

负极：

正极：

总反应方程式

2、电解质是H2SO4溶液（酸性电解质）

负极：

正极：

总反应方程式 

3、电解质是NaCl溶液（中性电解质） 

  负极：

正极：

总反应方程式 

说明1、碱性溶液反应物、生成物中均无H+2、.水溶液中不能出现O2-

3、中性溶液反应物中无H+和OH-—4、酸性溶液反应物、生成物中均无OH-

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：

 负极：

总反应方程式

2.酸性电解质（铂为两极、电解液H2SO4溶液）

正极：

负极：

总反应式

三、CO燃料电池（总反应方程式均为：

2CO＋O2＝2CO2）

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：

负极：

2、酸性电解质（铂为两极、电解液H2SO4溶液）

正极：

负极：

四、肼燃料电池（铂为两极、电解液KOH溶液）

正极：

负极：

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：

负极：

总反应方程式

2、酸性电解质（电解液H2SO4溶液）

正极：

负极：

总反应方程式

3、碱性电解质（铂为两极、电解液KOH溶液）

正极：

负极：

总反应方程式

六、非水电池

1、氢氧电池：

一极为H2，另一极为空气与CO2的混合气，电解质为熔融K2CO3（盐）

负极：

正极：

总反应方程式 

2、CO电池（一极为CO，另一极为空气与CO2的混合气，Li2CO3和Na2CO3的熔融盐作电解质）正极：

负极：

3、一次性锂电池：

（负极－－金属锂，正极－－石墨，电解液：

LiAlCl4－SOCl2）

负极：

正极：

总反应化学方程式8Li＋3SOCl2===Li2SO3＋6LiCl＋2S

4、Li-Al/FeS电池（一级是Li-Al合金，一极是粘有FeS的石墨，电解质是Li2CO3熔融盐）

正极：

负极：

总反应方程式：

2Li+FeS=Li2S+Fe

5、镁电池（一极是Mg，一极是粘有Mo3S4的石墨，电解质是MgSO4熔融盐）

正极：

负极：

总反应方程式：

xMg＋Mo3S4=MgxMo3S4

6、新型燃料电池（一极通入空气，另一极通入丁烷气体；电解质是掺杂氧化钇（Y2O3）的氧化锆（ZrO2）晶体）

正极：

负极：

总反应方程式：

7、固体酸燃料电池（一极通入空气，另一极通入H2；电解质是CsHSO4固体传递H+）

负极：

正极：

总反应方程式 

常见的原电池电极反应式的书写训练参考答案

一次电池

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）

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）

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-==4

（还原反应）

4.铝镍电池：

负极：

4Al–12e－==4Al3+正极：

3O2+6H2O+12e－==12

5、普通锌锰干电池：

负极：

Zn–2e－==Zn2+正极：

2MnO2+2NH4++2e－==Mn2O3+2NH3+H2O

6、碱性锌锰干电池：

负极：

Zn+2OH–2e－==Zn（OH）2正极：

2MnO2+2H2O+2e－==2MnO（OH）+2OH－

7、镁铝电池：

负极（Al）：

2Al+8OH－＋6e－＝2AlO2－+4H2O正极（Mg）：

6H2O+6e－＝3H2↑+6OH–

8、高铁电池

正极：

2FeO42-+8H2O+6e－==2Fe（OH）3+4OH–负极：

3Zn+6OH–6e－==3Zn（OH）2

9、镁/H2O2酸性燃料电池正极：

2H++H2O2=2H2O负极：

Mg–2e－==Mg2+

10、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）

11、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）

二次电池

1、铅蓄电池：

（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+2H+＋2e-==Pb+H2SO4（还原反应）

阳极：

PbSO4+2H2O－2e-==PbO2+H2SO4+2H+（氧化反应）

2、镍--镉电池（负极--Cd、正极—NiOOH、电解质溶液为KOH溶液）

放电时负极：

Cd－2e—+2OH–==Cd（OH）2（氧化反应）

Ni（OH）2+Cd（OH）2

正极：

2NiOOH+2e—+2H2O==2Ni（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–==2NiOOH+2H2O（氧化反应）

燃料电池

一、氢氧燃料电池

1、电解质是KOH溶液（碱性电解质）负极：

H2–2e-+2OH—===2H2O（氧化反应）正极：

O2+H2O+4e-===OH—（还原反应）

2、电解质是H2SO4溶液（酸性电解质）

负极：

H2–2e-===2H+（氧化反应）正极：

O2+4H++4e-===2H2O（还原反应）3、电解质是NaCl溶液（中性电解质） 

  负极：

H2–2e-===2H+（氧化反应）正极：

O2+H2O+4e-===4OH—

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-+6H20===12OH-（还原反应）

 负极：

2CH3OH–12e-+16OH— ===2CO32-+12H2O（氧化反应）

 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）

三、CO燃料电池（总反应方程式均为：

2CO＋O2＝2CO2）

1、熔融盐

正极：

O2＋4e-＋2CO2＝2CO32--（还原反应）

负极：

2CO＋2CO32-–4e-==4CO2（氧化反应）

2、酸性电解质

正极：

O2+4e--+4H+==2H2O（还原反应）

负极：

2CO–4e-+2H2O==2CO2+4H+（氧化反应）

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）

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-==3CO2+4H2O（氧化反应）

2、酸性电解质（电解液H2SO4溶液）

正极：

5O2+20e-+26H+==10H2O （还原反应）

负极：

C3H8--20e-+6H2O==3CO2+20H+（氧化反应）

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）

六、非水体系电池

1、氢氧燃料电池

负极：

2H2–4e－+2CO32－===2CO2↑+2H2O正极：

O2+4e－+2CO2===2CO32—

2、CO电池（一极为CO，另一极为空气与CO2的混合气，Li2CO3和Na2CO3的熔融盐作电解质）正极：

O2＋4e－＋2CO2＝2CO32－负极：

2CO＋2CO32－–4e－==4CO2

3、一次性锂电池：

负极：

8Li－8e－＝8Li+正极：

3SOCl2＋8e－＝SO32－＋2S＋6Cl－

4、Li-Al/FeS电池正极：

2Li++FeS+2e—=Li2S+Fe负极：

2Li－2e－＝2Li+

5、镁电池正极：

xMg2＋+Mo3S4＋2xe－===MgxMo3S4负极：

xMg－2xe－===xMg2＋

6、新型燃料电池正极：

13O2+52e－==26O2-负极：

2C4H10+26O2-–52e－==8CO2+10H2O

7、固体酸燃料电池负极：

2H2–4e－===4H+正极：

O2+4H++4e－===2H2O