大数据建模化学-电极反应书写

【高考化学·考试大纲】能书写电极反应和总反应方程式。

1.[15 全国Ⅱ,26]酸性锌锰干电池是一种一次性电池,外壳为金属锌,中间是碳棒,其周围是由碳粉、MnO2、ZnCl2和NH4Cl等组成的糊状填充物。该电池放电过程产生MnOOH。

该电池的正极反应式为_____________；

电池反应的离子方程式为_________________。

几种常见的电池

1.一次电池

(1)锌锰电池

①碱性锌锰电池:用____作负极,用______作正极,电解质是KOH,电极反应如下:总反应:Zn+2MnO2+2H2O==Zn(OH)2+2MnOOH

正极:___________________________

负极:Zn+2OH--2e-==Zn(OH)2

②普通锌锰电池的总反应:

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

正极:______________________________

负极:Zn-2e-==Zn2+

(2)银锌电池:用Zn作负极,用Ag2O作正极,电解质是

KOH,电极反应如下。

总反应:Zn+Ag2O+H2O==2Ag+Zn(OH)2

负极:_______________________________

正极:_______________________________

2.二次电池(可充电电池、放电时作原电池)

(1)铅蓄电池(Pb-PbO2-H2SO4)

负极:______________________________

正极:______________________________

总反应:

(2)Ni-Cd电池:(电解质溶液:KOH溶液)

正极:___________________________________

负极:Cd+2OH--2e-==Cd(OH)2

3.燃料电池

一种连续地将燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置。实质上相当于一个“发电机”。氢氧燃料电池的电极材料一般为惰性电极(如铂电极、石墨电极等),电解质溶液可为酸、碱或盐，通常起导电作用。

(1)电解质为盐酸或硫酸时

总反应式:2H2+O2==2H2O

负极:_______________,pH值变_____;

正极:_______________,pH值变_____;

反应中,溶液被稀释,pH值变___________。

(2)电解质为KOH时

总反应式:2H2+O2==2H2O

负极:______________________,pH值变_____;

正极:______________________,pH值变_____;

反应中,溶液被稀释,pH值变小。

(3)电解质为熔融金属氧化物时

总反应式:2H2+O2==2H2O

负极:_______________;.正极:_______________。

(4)电解质为熔融碳酸盐时

总反应式:2H2+O2==2H2O

负极:_______________;正极:_______________。

【考型1】直接法书写电极反应式(www.xing528.com)

1-1.【例题】写出甲烷和氧气在强碱性溶液中的电极反应

正极______________

负极______________

【解析】①总反应(相当于燃烧反应,生成的物质通入碱性溶液):CH4+2O2+2OH—==CO23-+3H2O

②分析两极反应:

负极:找还原剂(发生氧化反应)生成氧化产物,分析失电子数:CH4—8e———→CO23-

正极:找氧化剂(发生还原反应)生成还原产物,分析得电子数:O2+4e———→2OH—

③确定溶液的环境(酸碱性环境或其他微粒,分析电极反应生成的离子能否与电解质溶液反应,如能反应时要考虑后续反应,如在碱性溶液中,CO2要反应生成CO2-3),由此守恒配平缺项。

最终反应为:CH4+10OH—-8e—==CO2-3+7H2O

正极反应中,O2—在水中与水结合生成OH—:

两式合并得:O2+2H2O+4e—==4OH—(或O2—)

正负两极反应,由得失电子守恒,将两式相加得:

总反应:CH4+2O2+2OH—==CO2-3+3H2O

答案:O2+2H2O+4e—==4OH—

CH4+10OH—-8e—==CO2-3+7H2O

1-2.[16 北京,26]Fe还原水体中NO3-的原理如下图所示

(1)作负极的物质是________。

(2)正极的电极反应式是___________________。

【考型2】加减法书写电极方程式

2-1.【例题】写出在强碱性溶液中,甲醇和氧气的电极反应。

【解析】总反应为:

第一步:2CH3OH+3O2+4OH—==2CO2-3+6H2O①

第二步:确定容易的正极反应式

O2+2H2O+4e—==4OH—②

然后,负极反应式为①-3×②式得到:

2CH3OH+3O2+4OH—-3O2-6H2O-12e—==2CO2-3+6H2O-12OH—

第三步:调整后得CH3OH+8OH—-6e—==CO2-3+6H2O

答案:正极反应O2+2H2O+4e—==4OH—

负极反应CH3OH+8OH—-6e—==CO2-3+6H2O

2-2.[12 海南]肼—空气燃料电池是一种碱性电池,该电池放电时,负极的反应式为__________________。

原电池电极反应书写

电极反应一定是离子反应,在二次电池中,电极产物多为难溶物质。

电极反应式的书写,与书写信息反应相似,重点是要把总反应拆写成“正极反应”和“负极反应”两个半反应。电极反应一定有电子(ne-)参与得失,电极反应又称为“半反应”,即一个电极反应只表示氧化反应或还原反应,一般不出现多种元素在电极上同时得失的情况。对于可逆电池,要清楚“充电、放电”的方向。

1.电极的表示与电极的氧化还原态

(1)用氧化剂和还原剂来表示:如K2FeO4-Zn电池,肼(N2H4)-空气燃料电池,Al-Ag2O电池,镍氢电池(Ni-MH),锌-空气燃料电池,金属(M)-空气电池等。还原性物质做负极，氧化性物质做正极。

(2)用电极的氧化/还原态来表示:电极反应是在氧化态与还原态之间转化,如:氧化态+ne-还原态,例如:LiCoO2与Li1-xCoO2,Ag2O/Ag电极,多孔Ni/NiCl2等。

2.直接法书写电极反应式

(1)首先确定化合价改变的元素。①负极:化合价升高的元素发生氧化反应;②正极:化合价降低的元素发生还原反应。

(2)确定产物:根据题中溶液的酸碱性,离子结合生成沉淀等信息确定电极反应后的最终产物,例如+4价的C在酸性溶液中以CO2形式存在,在碱性溶液中以CO2-3形式存在;生成-2价的O,在酸性溶液中它与H+结合成H2O、在碱性或中性溶液中它与水结合成OH-。判断溶液的酸碱性的方法有:①看溶液的性质,如pH值,指明溶液的酸碱性;②看溶液中存在的物质,如NH3·H2O(碱性),有NiO(OH)、Ni(OH)2等存在时,可看成是碱性溶液。

(3)根据反应中化合价的升降确定得失电子的数目。

(4)根据电解质溶液的酸碱性和电荷守恒、质量守恒等,确定电极反应的缺项物质,并配平。

注意:①电极反应本质上属于离子反应,因此要注意化合物是否拆分成离子,对于附着在电极上的金属氧化物,过渡金属盐等物质通常不拆写。②对于只书写单个电极反应时,计量数一般用最简整数比,而对于同时成对书写正负极时,两个电极反应常以得失电子相等来配平计量数,答题时“±ne-”规定写在电极方程式的左边,但在试题中也常有写在右边的情况。③在水溶液中可以补充或生成水,而在非水溶剂或高温下,就不能补充水为反应物。在高温下,O2-可以在固体电解质中迁移。

3.加减法书写电极方程式

原则:总反应式(电池反应)=正极反应式+负极反应式

如果已知或容易确定电池的总反应和一个简单的电极反应,求另一个较为复杂的反应,常用该法。