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电极反应式

发布时间:2013-07-18

目前,电极反应式在当代的应用可谓是越来越广泛,电极反应式是值得我们好好学习的,现在我们就深入了解电极反应式。

所谓电极反应式就是在电化学装置中表示原子或离子在电极上得失电子发生氧化或还原反应的式子。

电极反应式
电极反应式

电极反应式的书写原则

原则电极反应都是氧化还原反应,要遵循质量守恒、电子守恒及电荷守恒。除此之外还要遵循:   

1.加和性原则:两电极反应式相加,消去电子后得电池总反应式。利用此原则,电池总反应式减去已知的一电极反应式得另一电极反应方程式。   

2. 共存性原则:碱性溶液中CO2不可能存在,也不会有H+参加反应或生成;同样酸性溶液,不会有OH—参加反应或生成。根据此原则,物质得失电子后在不同的介质环境中所存在的形式不同。我们可以根据电解质溶液的酸碱性来书写,确定H2O,OH—, H+ 在方程式的左边还是右边。

电极反应式的书写技巧

1.准确判断两个电极   

例1.将锌片和铝片用导线相连,分别插入稀硫酸、浓硫酸中,写出两原电池中的电极反应式和电池反应式。解析:稀硫酸作电解质溶液时,较活泼的铝被氧化,锌片上放出氢气,所以:负极(铝片):2Al—6e—==2Al3+ 正极(锌片):6H+ +6e—==3H2↑电池反应:2Al +6H+ ==2Al3+ +3H2↑浓硫酸作电解质溶液时,因常温下铝在浓硫酸中发生钝化现象,而锌能与浓硫酸反应,所以此时锌片作负极,铝片作正极:负极(锌片):Zn—2e—==Zn2+ 正极(铝片):4H++SO42—+ 2e—==SO2↑+ 2H2O 电池反应:Zn+2H2SO4(浓)==ZnSO4+ SO2↑+ 2H2O   

2.注意运用电池总反应式   

例2.将铂丝插入KOH溶液作电极,然后向两个电极上分别通入甲烷和氧气,可以形成原电池。则通入甲烷的一极为电池的______极,这一极的电极反应式为_____________。解析:甲烷燃烧发生的氧化还原反应为:CH4+2O2 ==CO2+ 2H2O,碱性溶液中CO2不可能释放出去:CO2+2OH—==CO32—+H2O,所以电池总反应式为:CH4 +2O2+2OH—==CO32— +3H2O。通甲烷的一极发生氧化反应,故为负极。正极吸收氧,可看作发生吸氧腐蚀:2O2+ 4H2O+8e— == 8OH—,总反应减去正极反应得负极反应:CH4+10OH——8e—== CO32—+7H2O   

3.关注电解质溶液的酸碱性   

例3.美国阿波罗宇宙飞船上使用的氢氧燃料电池是一种新型的化学电源。⑴用KOH作电解质溶液,电极反应产生的水,经冷凝后又可作为宇航员的饮用水,发生的反应为:2H2+O2==2H2O,则电极反应式分别为___________; ⑵如把KOH改为稀H2SO4作导电物质,则电极反应式为___________。解析:在应用电池中,电解质参与电极反应,但在整个反应过程中只起桥梁作用,如酸性电解质,H+参加一个电极反应,但另一电极反应必有H+生成,同时不能出现OH-;碱性电解质也有类似情况。答案:⑴负极:2H2+4OH——4e—==4H2O,正极:O2+2H2O+4e—==4OH—;⑵负极:2H2—4e—==4H+,正极:O2+4H++4e—==2H2O。   

4.充分利用电荷守恒原则在同一个原电池中,负极失去的电子数必等于正极得到的电子数,所以在书写电极反应式时,要注意电荷守恒。这样可避免由总反应式改写成电极反应式所带来的失误,同时也可避免在有关计算中产生误差。

电极反应式
电极反应式

原电池中电极反应式的书写

1、先确定原电池的正负极,列出正负极上的反应物质,并标出相同数目电子的得失。
                 
2、注意负极反应生成的阳离子与电解质溶液中的阴离子是否共存。若不共存,则该电解质溶液中的阴离子应写入负极反应式;若正极上的反应物质是O2,且电解质溶液为中性或碱性,则水必须写入正极反应式中,且O2生成OH-,若电解质溶液为酸性,则H+必须写入正极反应式中,O2生成水。
                 
3、正负极反应式相加得到电池反应的总反应式。若已知电池反应的总反应式,可先写出较易书写的电极反应式,然后在电子守恒的基础上,总反应式减去较易写出的电极反应式,即得到较难写出的电极反应式。
                 
例1、有人设计以Pt和Zn为电极材料,埋入人体内作为作为某种心脏病人的心脏起搏器的能源。它依靠跟人体内体液中含有 一定浓度的溶解氧、H+和Zn2+进行工作,试写出该电池的两极反应式。
                 
解析:金属铂是相对惰性的,金属锌是相对活泼的,所以锌是负极,Zn失电子成为Zn2+,而不是ZnO或Zn(OH)2,因为题目已告诉H+参与作用。正极上O2得电子成为负二价氧,在H+作用下肯定不是O2-、OH-等形式,而只能是产物水,体液内的H+                   得电子生成H2似乎不可能。故发生以下电极反应:
                 
负极:2Zn-4e-= 2Zn2+,正极:O2 + 4H+ + 4e- = 2H2O 。
                 
例2、用金属铂片插入KOH溶液中作电极,在两极上分别通入甲烷和氧气,形成甲烷—氧气燃料电池,该电池反应的离子方 程式为:CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O,试写出该电池的两极反应式。
             
解析:从总反应式看,O2得电子参与正极反应,在强碱性溶液中,O2得电子生成OH-,故正极反应式为:2O2+4H2O+8e- 
=8OH-。负极上的反应式则可用总反应式减去正极反应式(电子守恒)得CH4+10OH--8e-= CO32-+7H2O。

电解池中电极反应式的书写
                 
1、首先看阳极材料,如果阳极是活泼电极(金属活动顺序表Ag以前),则应是阳极失电子,阳极不断溶解,溶液中的阴离子不能失电子。
                 
2、如果阳极是惰性电极(Pt、Au、石墨),则应是电解质溶液中的离子放电,应根据离子的放电顺序进行书写电极反应式
阳极(惰性电极)发生氧化反应,阴离子失去电子被氧化的顺序为:S2->SO32->I->Br 
->Cl->OH->水电离的OH->含氧酸根离子>F-。
                 
阴极发生还原反应,阳离子得到电子被还原的顺序为:Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>(酸电离出的H+)>Pb2+>Sn2+>Fe2+> Zn2+>(水电离出的H+)>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+。
                 
(注:在水溶液中Al3+、Mg2+、Na+、Ca2+、K+这些活泼金属阳离子不被还原,这些活泼金属的冶炼往往采用电解无水熔融态盐或氧化物而制得)。
                      
例3、写出用石墨作电极,电解饱和食盐水的电极反应式。
                 
解析:由于电极材料为石墨,是惰性电极,不参与电极反应,则电极反应式的书写只考虑溶液中的离子放电顺序即可。移向阳极的阴离子有Cl-和水电离出的OH-,但在阳极上放电的是Cl-;移向阴极的阳离子有Na+和水电离出的H+,但在阴极上放电的是H+。所以上述电解池的电极反应为:
                 
阳极:2Cl--2e-= Cl2↑,阴极:2H++2e-= H2↑或2H2O+2e-= H2↑+2OH-。
                 
若将上述石墨电极改成铜作电极,试写出电解饱和食盐水的电极反应式。
                 
解析:由于电极材料为Cu,是活泼电极,铜参与阳极反应,溶液中的阴离子不能失电子,但阴极反应仍按溶液中的阳离子放电顺序书写。该电解池的电极反应为:
                 
阳极:Cu-2e-= Cu2+,阴极:2H++2e-= H2↑或2H2O+2e-= H2↑+2OH-。
                 
(注:阳极产生的Cu2+可与阴极产生的OH-结合成Cu(OH)2沉淀,不会有Cu2+得电子情况发生。)

综上所述,本文已为讲解
电极反应式,相信大家对电极反应式的认识越来越深入,希望本文能对各位读者有比较大的参考价值

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