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ag试玩网站原电池电极反应方程式的书写(精



  原电池电极反应方程式的书写(精)_化学_自然科学_专业资料。原电池电极反应方程式的书写(精)

  原电池电极反应方程式的书写 原电池与其他的能源相比有许多的优点,如能量转换率高,供能稳定可靠;可 制成各种形状大小,不同容量、电压的电池及电池组;使用方便、易于维护,是现 代生产、生活、国防中大量使用的一种能源。正是由于这些原因,高考关于原电池 的考题频频出现,电极反应方程式的书写更是考查的重点。 分析近年的高考试题,电极反应方程式的书写主要有两大类型:一是根据题给 电池反应方程式书写;二是根据题意文字叙述书写。下面就结合 2009 年高考试题 分别说明这两种情况下电极反应方程式的书写。 一、根据题给电池反应方程式书写 例 1:天津是我国研发和生产锂离子电池的重要基地。锂离子电池正极材料是 含锂的二氧化钴(LiCoO 2),充电时,LiCoO 2 中 Li 被氧化, Li +迁移并以原子 形式嵌入电池负极材料碳(C 6)中,以 LiC 6 表示。电池反应为 Co 2+LiC6 LiCoO 2+C6,下 ) A. 充电时,电池的负极反应为 LiC 6-e -=Li++C6 B. 放电时,电池的正极反应为 CoO 2+Li++e-=LiCoO2 C. 羧酸、醇等含活泼氢的有机物可用作锂离子电池的电解质 D. 锂离子电池的比能量(单位质量释放的能量)低 解析:可充电电池放电时发生原电池反应,两个电极称为正、负极;充电时发 生电解反应,两个电极称阴、ag试玩网站,阳极。 该充电电池放电时:CoO 2+LiC6=LiCoO 2+C6 ,B 选项就是考查原电池电极 反应方程式的书写。 首先分析元素化合价的变化(如果化合价确定较难,就要充分利用题给信息) 根据题意:充电时,LiCoO 2 中 Li 被氧化,Li +迁移并以原子形式嵌入电池负极材 料碳(C 6)中,以 LiC 6 表示。可知放电时 CoO 2 中+4 价的 Co 变为 LiCoO 2 中 +3 价的 Co ,LiC 6 中 0 价 的 Li 变为 LiCoO 2 中+1 价的 Li 然后根据原电池负极发生氧化反应,正极发生还原反应的规律,写出两个电极 的物质变化,但要注意物质的存在形式。如负极物质变化可表示如下:LiC 6=Li + 分析化合价的变化,此过程中要失去一个电子,可表示如下:LiC 6-e -=Li + 其次检查方程式左右两边电荷是否相等。上式中左右两边各带一个单位的正电 荷。若不相等,就要选择合适的离子配平电荷,但这时要特别注意介质的影响。如 酸性介质时,常选 H +;而碱性介质时,常选 OH -. 最后,还要检查是否符合质量守恒。 所以,负极的电极反应方程式就表示为:负极 LiC 6-e -=Li ++ C6 将以上书写电极反应方程式的过程可归纳如下: 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,使符合电荷守恒) 巧用水,配个数 (通常介质为水溶液,可选用水配平质量守恒) 根据以上的方法,就可写出该电池的正极反应式: 正极 Li ++ CoO2 +e-= LiCoO2 当然,也可由电池反应减去负极反应而得到正极反应。此时必须保证电池反应 转移的电子数等于电极反应转移的电子数。 二、根据题意叙述书写 此类问题常见于燃料电池,由于燃料电池的优点较多,成为了近年高考的方 向。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。 例 2、(08 山东卷 29(2))以丙烷为燃料制作新型燃料电池,电池的正极通 入 O 2 和 CO 2,负极通入丙烷,ag试玩网站电解质是熔融碳酸盐。电池反应方程式为 ;负极 反应为 ;放电时,CO 32-移向电池的 (填“正极”或“负极”) 解析:燃料电池反应等同于燃料的燃烧反应。此题中,电解质为熔融碳酸盐, 不会与 C 3H 8 的燃烧产物 CO 2 和 H 2O 发生反应,所以电池反应即为:C 3H 8+5O2=3CO2+4H2O 根据例 1 归纳的步骤可分步写出负极反应: (1) C 3H 8-20 e-=3CO2+4H2O (C 3H 8 中 H 为+1 价,3 个 C 表现-8 价) (2) 10 CO32-+ C3H 8-20 e-=3CO2+4H2O (电解质为熔融碳酸盐,选 CO 32配平电荷) (3) 10 CO32-+ C3H 8-20 e-=13CO2+4H2O (质量守恒) 所以,负极 10 CO32-+ C3H 8-20 e-=13CO2+4H2O 同理,正极 5O 2+20 e-+10 CO2=10 CO32-(也可由电池反应减去负极反应) 结合上述分析,可归纳出如下规律:燃料电池中,燃料始终在负极,发生氧化反 应;O 2 在正极发生还原反应。若为有机燃料生成物一般为 CO 2 和 H 2O ,介质为 碱性时 CO 2 会反应生成 CO 32-;化合价的变化主要分析 C 的变化。 根据原电池中阴离子移向负极,阳离子移向正极的规律,可知 CO 32-移向负 极。 电极反应方程式的书写,除了按照步骤,分别保证电子守恒、电荷守恒、质 量 守恒外,还应符合离子方程式的书写要求,即难溶、难电离、气体等物质要以 化学式表示。