各类原电池与电极反应式汇总情况.docx

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各类原电池与电极反应式汇总情况

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：

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。

例：

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。

写出总离子方程式：

2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑

首先看负极部分：

2Al-6e-→2AlO2-，可看作Al-3e-=Al3+；Al3+再与OH-反应生成AlO2-，即Al3++4OH-=AlO2-+2H2O，

故综合可得负极反应式为：

2Al-6e-+8OH-=2AlO2-+4H2O

再由总式-负极反应式得出正极反应式:

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。

答：

总:

Cu+4H++2NO3-=Cu2++2NO2↑+2H2O

负极:

Cu-2e-=Cu2+正极:

4H++2NO3-+3e-=2NO2↑+2H2O

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：

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]书写Li+FePO4LiFePO4原电池的电极反应式

负极：

Li+e-=Li+正极：

FePO4+e-+Li+=LiFePO4

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：

2CH3OH+3O2=2CO2+4H2OCO2+2KON=K2CO3+H2O

故总电池反应为：

2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O

正极：

3O2+2H2O+4e-=4OH结合题意得正极：

3O2+6H2O+12e-=12OH-

则负极为：

2CH3OH-12e-+16OH-=2CO32-+12H2O

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。

原电池中电极反应式的书写突破

原电池知识是高考中的考查热点，纵观历年的高考关于原电池的试题，不管题目所涉及的电池如何新颖，最终考查的重点总是落在原电池的几个重要概念上。

例如：

正、负极的判断；电极反应的书写及判断；电解质中离子的移动方向；电极产物与转移电子数量之间的关系等等。

在这些概念中，学生最难弄清的是电极反应的书写，总是感到无从下手。

笔者结合自己的教学经验并参考他人的一些做法，试图从“一原则、四类型”来突破这一难点。

下面就是我在原电池电极反应书写教学中的实践总结：

一原则：

负极：

失电子，发生氧化反应正极：

得电子，发生还原反应

总反应式（电池反应）=正极反应式+负极反应式

【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）

四类型：

1、简单原电池

把电极材料直接与电解质溶液发生氧化还原反应的原电池称为简单原电池（所以简单原电池又可称为电极与电解质反应型）。

这类原电池的优点在于：

①便于书写原电池的总反应，因为总反应就是电极与电解质发生的自发的氧化还原反应；②便于判断电极，如果只有一个电极与电解质溶液反应，那么这个电极就是负极；如果两个电极都反应，那么较活泼的一极为负极。

简单原电池的电极反应书写可采用先写电池总反应，然后直接写出电极反应,较难的则可用减法的办法来写出。

实例分析：

例1、Mg—Al—HCl溶液构成的原电池

解析：

Mg和Al都能与盐酸反应，但Mg比Al要活泼,所以Mg作负极,电池的总反应就是Mg+2H+=Mg2++H2↑，根据原则氧化反应发生在负极，还原反应发生在正极可写出电极反应，负极：

Mg–2e-=Mg2+；正极：

2H++2e-=H2↑

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。

2、铁的吸氧腐蚀型

这类原电池的特征是看起来好像根本构不成原电池，它没有可直接看得到的自发的氧化还原反应。

该原电池的电解质溶液只起导电的作用，它并不与电极反应，起氧化剂作用的是空气中的氧气。

所以这类原电池的电极反应相对来说较简单：

负极是被腐蚀的金属失电子变成金属阳离子，正极上是氧气被还原：

O2＋2H2O＋4e-＝4OH－

3、燃料电池

燃料电池的电极反应（主要是负极的电极方程式）是一个难点。

我们知道，燃料电池大多是可燃性物质与氧气及电解质溶液共同组成的，虽然可燃性物质与氧气在不同的电极反应，但其总反应方程式其实是可燃物在氧气中燃烧的反应方程式。

由于涉及电解质溶液，所以燃烧产物可能还要与电解质溶液反应，如果燃烧产物与电解质溶液反应，则应再写出燃烧产物与电解质溶液反应的方程式，从而得到总反应方程式。

燃料电池的正极一般是O2被还原，所以正极反应比较简单，根据电解质的情况，正极反应通常有以下三种：

①电解质溶液为中性或碱性时：

O2+4e-+2H2O=4OH_；

②电解质溶液为酸性时：

O2+4e-＋4H+＝2H2O；

③固态或熔融状态并能传导O2-的电解质：

O2+4e-=2O2-

此时负极反应式就可由电池总反应方程式减去正极的电极方程式得到（注意要将方程式中的氧气抵消掉）。

此外我们也可以采用第一种类型例2的方法来直接写出燃料电池的负极反应式。

例如由甲醇和氧气以及强碱作电解质溶液的新型手机电池的负极反应的书写。

分析：

甲醇燃烧后的产物中有CO2，CO2会与电解质溶液中的OH-反应变成CO32-，所以第①步中甲醇的氧化产物为CO32-，相应写出CH3OH—6e-=CO32-；第②步考虑到在强碱性电解质溶液中，用OH-来平电荷，则CH3OH+8OH-—6e-=CO32-；第③步观察到左边有12个H，要在右边补上6个H2O，即：

CH3OH+8OH-—6e-=CO32-+6H2O

如果上述原电池改成酸性电解质，则可按照上述方法相应的写出负极反应为：

CH3OH+H2O—6e-=CO2+6H+

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