电化学电极反应式和总反应方程式书写技巧

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电化学电极反应式和总反应方程式书写技巧
李有恒
(滕州一中 山东滕州 277500
摘要:电化学是高中化学中一个重要的知识点,也是高考中一个重要的考点,有关电化学中电极反应式和总反应方程式的书写,是重要的考点,也是难点。
关键词:电极反应式;总反应方程式
电化学是高中化学中一个重要的知识点,也是高考中一个重要的考点,有关电化学中电极反应式和总反应方程式的书写,是重要的考点,也是难点。根据自己的教学心得,把有关电极反应式和总反应方程式的书写技巧总结如下。

1化学电源电极反应式和总反应方程式的书写
化学电源的本质是自发进行的氧化还原反应,依据氧化剂、还原剂的来源不同,把化学电源电极反应式和总反应方程式的书写分为以下四种情况:
1.1物质与电解质溶液间的氧化还原反应
特征:电解质溶液做氧化剂,物质做还原剂(物质可以是负极材料或在负极区加入的具有还原性的物质)
书写步骤:
⑴写出物质与电解质溶液(足量)间的化学反应方程式,此式即是电池反应的总反应方程式,把总反应方程式改写为离子反应方程式。
⑵写出负极的电极反应式,一般为金属单质,Mne===Mn+,考虑Mn+在电解质溶液中的稳定存在形式,若稳定此式即为负极的电极反应式,若不稳定写出相应的离子反应方程式,将两式叠加得负极的电极反应式;其它还原性物质依据具体环境写出相应的负极电极反应式。
⑶用总反应的离子方程式减去负极的电极反应式消去还原剂,得正极的电极反应式。 1设计如图所示的原电池,试写出电极反应式和总反应方程式。







解析:此电池负极材料做还原剂,电解质溶液做氧化剂,依据书写步骤可得: 总反应方程式:2Al2NaOH6H2O===2Na[Al(OH4]3H2 总反应离子方程式:2Al2OH6H2O===2[Al(OH4]3H2
1

Al3e===Al3 Al34OH=== [Al(OH4]
②+③,得 负极:Al3e4OH=== [Al(OH4] ①—④×2,得 正极:6H2O6e===6OH3H2 1.2两极材料间的氧化还原反应
特征:负极材料(一般为金属单质)做还原剂,正极材料(一般为金属氧化物)做氧化剂。 书写步骤:
⑴写出两极材料间的基本反应,生成相应的离子,未参与氧化还原的以简单离子形式存在,考虑各种离子在电解质溶液中的稳定存在形式,即各自发生的离子反应,将各式叠加,消去中间离子得总反应的离子方程式。
⑵写出负极的电极反应式,Mne===Mn+,考虑Mn+在电解质溶液中的稳定存在形式,若稳定此式即为负极的电极反应式,若不稳定写出相应的离子反应方程式,将两式叠加得负极的电极反应式。
⑶用总反应的离子方程式减去负极的电极反应式消去还原剂,得正极的电极反应方程式。 注:此类电池一般为可充电电池,充电时的电极反应式和总反应方程式即以上各式的逆反应。 2铁镍蓄电池又称爱迪生电池,碱性条件下由FeNi2O3组成,试写出电极反应式和总反应方程式。 解析:此电池负极材料Fe做还原剂,正极材料Ni2O3做氧化剂,依据书写步骤可得: FeNi2O3===Fe22Ni23O2 电解质溶液为碱性,各离子反应为: Fe22OH===Fe(OH2 Ni22OH===Ni(OH2 O2H2O===2OH
注:强酸性条件,O22H===H2O;中性或碱性条件,O2H2O===2OH
①+②+③×2+④×3,得总反应方程式:FeNi2O33H2O===Fe(OH22Ni(OH2 Fe2e===Fe2
②+⑥,得 负极:Fe2e2OH===Fe(OH2 ⑤—⑦,得 正极: Ni2O32e3H2O===2Ni(OH22OH 以上各式的逆反应即为充电时的电极反应式和总反应方程式。 1.3负极材料与外来物质间的氧化还原反应
特征:负极材料(一般为金属单质)做还原剂,外来物质(一般为O2)做氧化剂。 书写步骤:
⑴写出负极的电极反应式,Mne===Mn+,考虑Mn+在电解质溶液中的稳定存在形式,若稳定此式即2

为负极的电极反应式,若不稳定写出相应的离子反应方程式,将两式叠加得负极的电极反应式。
⑵写出正极的电极反应式,一般为O2 强酸性条件:O24e4H===2H2O 中性或碱性条件: O24e2H2O===4OH
⑶将两极的电极反应式叠加消去电子,得总反应的离子方程式,考虑产物中离子的稳定存在形式,应以稳定的物质写在总反应方程式中。
3可用于电动汽车的铝-空气燃料电池,通常以NaCl溶液为电解液,铝合金为负极,空气电极为正极,试写出电极反应式和总反应方程式。
解析:此电池负极材料Al做还原剂,正极通入空气中的O2做氧化剂,依据书写步骤可得: 负极:Al3e===Al3 正极:O24e2H2O===4OH
①×4+②×3,得: 4Al3O26H2O===4Al312OH4Al312OH的稳定存在形式为4Al(OH3电池总反应方程式:4Al3O26H2O===4 Al(OH3
1.4外来物质间的氧化还原反应
特征:电极材料和电解质溶液不参与氧化还原反应,外来物质做氧化剂和还原剂。 书写步骤:
⑴写出外来物质间的氧化还原反应方程式,考虑产物能否与电解质(熔融或水溶液,足量)发生反应,若不反应此式即为总反应方程式,若反应,写出相应的化学方程式,两式叠加得电池的总反应方程式,将其改写成离子反应方程式。
⑵写出正极的电极反应式,一般为O2 强酸性条件:O24e4H===2H2O 中性或碱性条件: O24e2H2O===4OH
⑶用总反应的离子方程式减去正极的电极反应式消去氧化剂,得负极的电极反应式。
4在直接以甲醇为燃料电池中,电解质溶液为NaOH溶液,试写出电极反应式和总反应方程式。 解析:此电池负极通入的甲醇做还原剂,正极通入空气中的O2做氧化剂,依据书写步骤可得: 2CH3OH3O2===2CO24H2O CO22NaOH===Na2CO3H2O
①+②×2,得总反应方程式:2CH3OH3O24NaOH===2Na2CO36H2O 总反应离子方程式:2CH3OH3O24OH===2CO326H2O 正极:O24e2H2O===4OH
③—④×3,得 负极:2CH3OH12e16OH===2CO3212H2O 3

2电解池电极反应式和总反应方程式的书写 本质:在外接电源作用下的氧化还原反应。
类型:电解质(熔融或溶液)中阴、阳离子间的电解反应;阳极材料与电解质(熔融或溶液)中阳离子间的电解反应;阴、阳极材料间的电解反应(此类型依据1.2的书写方法)
书写步骤:
⑴写出电解质(熔融或溶液)中所有电解质的电离方程式。
⑵依据放电顺序写出阴、阳极的电极反应式。若阳极为活泼电极,Mne===Mn+,考虑Mn+在电解质(熔融或溶液)中的稳定存在形式,若稳定此式即为阳极的电极反应式,若不稳定写出相应的离子反应方程式,将两式叠加得阳极的电极反应式;若阳极产物给定,依据质量守恒写出阳极材料与产物间的化学方程式,缺什么物质(一般为O2)补上什么物质,考虑该物质在此环境下的来源方式(O2的来源,强酸性或中性条件:2H2O=== O24e4H;碱性条件:4OH===O24e2H2O,将两式叠加得阳极的电极反应式。
⑶将阴、阳极电极反应式叠加,消去电子,考虑参与电极反应的离子若由弱电解质提供,把弱电解质电离方程式的“”看成“===”后参与叠加,消去电子得电解的总反应离子方程式。
5工业采取电解饱和食盐水的方法制取氯气,试写出电极反应式和总反应方程式。 解析:此电解池为电解质溶液中阴、阳离子间的电解反应,依据书写步骤可得: NaCl===NaCl H2OHOH
阳极:2Cl2e===Cl2 阴极:2H2e===H2

①×2+②+③,得电解的总反应离子方程式:2Cl2H2O通电

Cl2↑+H2↑+2OH
6以铝材为阳极,NaOH溶液中电解,铝材表面形成氧化膜,试写出电极反应式和总反应方程式。 解析:此电解池为电解质溶液中阳离子与阳极给定产物的电解反应,依据书写步骤可得: NaOH===NaOH H2OHOH
4Al3O2===2Al2O3 4OH=== O24e2H2O
(②+③×3/2,得 阳极:2Al6e6OH===Al2O33H2O 阴极:2H2e===H2
①×6+④+⑤×3,得电解的总反应方程式:2Al3H2O4 通电

Al2O33H2

注:单独写电极反应式或总反应方程式做到系数最简,两电极反应式同时书写做到得失电子数目相等。 通过以上事例分析,熟练运用各类型电极反应书写步骤,有利于解决电化学的相关问题,对培养学生综合分析问题的能力起到事半功倍的效果。
5

本文来源:https://www.2haoxitong.net/k/doc/74c83f3b3968011ca2009106.html

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