电化学电极方程式书写专题训练（△标注的为提高题） 方法指导 一、电解池电极方程式的书写 1、先看电极。阳极若为活性电极阳极本身参与电极反应失电子，被氧化,阴极按放电顺序。 2、再判断溶液中的离子放电顺序。若阳极为惰性电极，对阴阳离子分别判断其放电顺序（即阴离子的失电子能力、阳离子的得电子能力），按优先放电离子先反应，书写电极反应。 3、最后阴阳相加得总反应。①若阴阳极参与反应的离子均来自溶质是，两极方程式直接相加得到总方程式，②若阴、阳极有水电离的H+或OH-参加反应，则应把H+或OH-还原成水的形式后在相加（即“各回各家，各找各妈”）③若阳极为电极本身参加反应，则应用电极材料与参加阴极反应的阳离子或水相加做反应物，再根据两个电极书写产物。 二、电池中电极方程式的书写 1、简单原电池及普通化学电源 ①先看总方程式：简单原电池的的总反应多为负极材料与电解质溶液间的反应，可直接书写。但也有负极不能与电解质溶液反应的原电池，如Fe-C氯化钠溶液构成的原电池，相当于金属的吸氧腐蚀。化学电源的总反应比较复杂，题中都会有相关信息，可以直接应用。 ②再写负极反应：基本上都是负极金属失电子的反应，但要注意溶液环境对负极氧化所得阳离子的影响，若有阴离子能与其结合生成沉淀或络合物如Al(OH)4-，电极反应物中应该有相应的阴离子参与。 ③最后写正极反应：总反应－负极反应。（简单原电池或者金属吸氧腐蚀可以直接写出） 2、燃料电池 ①先写总反应。应参考燃烧产物书写总反应。但要注意溶液酸碱性对（燃烧）产物的影响，如碱性溶液中若燃烧产物有CO2生成，则写电池反应式应将燃烧式和反应式CO2+2OH－＝CO32－+H2O相加（相加是注意要赔平两个反应使得CO2的系数相等）做为总电池反应。 ②再写正极反应，一定是O2被还原，要注意溶液环境对其还原产物的影响；另应配平使O2的系数与总方程式中的系数相等。 ③最后写负极反应：总反应－正极反应。注意负极反应式中一定没有氧气参与。 实战演练 一、电解池电极方程式的书写
原电池电极方程式的书写 对原电池而言，书写电极方程式时对电极的分析很重要。一般情况下，电极会有以下几种情况： （1）两电极均为活泼金属，电解质溶液为两种活泼金属中的一种或两种与之可以反应的物质： a.例如：两电极分别为Mg、Al，电解质溶液为硫酸溶液（也可以是CuSO4溶液等），针对这一种情形，判断电极的正负一般就依靠金属活动顺序，这个例子中，Al的活泼性要比Mg差，因此Mg为负极，失去电子，发生氧化反应，Al为正极，由溶液中可以得到电子的物质得到电子，发生还原反应。 故： 负极反应为：Mg－2e=Mg2＋ 正极反应为：2H＋＋2e=H2↑ 总反应为：Mg＋2H＋=Mg2＋＋H2↑ 说明：刚才说溶液中可以得到电子的物质得到电子，有时溶液中可能存在多种可以得到电子的离子，这是就需要分析哪一种先得到电子，例如这个例子中，如果硫酸溶液中还含有Cu2＋的话，则Cu2＋先得到电子，变成Cu单质。金属活动性越弱，对应的金属离子得到电子的能力就越强其顺序可以这么记忆：Hg2＋>Cu2＋>H＋>Pb2＋>Sn2＋>Fe2＋>Zn2＋>Al3＋>Mg2＋。 b.同a的电极一样，还是为Mg、Al，但是电解质为NaOH溶液，这时，因为电解质溶液的特殊性，所以电极的正负得重新分析。由于Mg不可以和NaoH溶液反应，而Al可以，这样一来，Al则成为了负极失去电子发生氧化反应，而Mg则成了正极，溶液中的阳离子得到电子而发生还原反应。 故： 负极反应为：Al－3e=Al3＋ 正极反应为：2H＋＋2e=H2↑ 总反应为：2Al＋6H＋=Al3＋＋3H2↑ 上述的这电极反应和总反应是理想话的反应，是没有考虑到电解质溶液而写出来的。在NaOH 溶液中，负极生成的Al3＋是不可能以Al3＋存在，因为Al3＋会与溶液中大量的OH－反应生成AlO2－，所以负极反应应该为： Al－3e=Al3＋ Al3＋+4OH－=AlO2－＋2H2O 总的负极反应应为：Al－3e＋4OH－=AlO2－＋2H2O（实际反应） 正极的氢离子实则是水电离出来的氢离子，故正极极的反应为： H2O=H＋＋OH－ 2H＋＋2e=H2↑ 总正极反应为：2H2O＋2e=H2↑＋2OH－ 总反应２Ａｌ＋2OH－＋2H2O=２ＡｌＯ２－＋３Ｈ２↑ （2）其中一电极为活泼金属电极，另一电极为可导电的非金属（即碳棒）。这种情况下，就主要看活泼金属电极能否与电解质溶液发生氧化还原反应，如果可以，那活泼金属电极为负极，活泼金属失去电子发生氧化反应，碳棒为正极，溶液中的阳离子得到电子发生还原反应。那这一类电极的方程式书写就与第一类是一样的思路和方法。 （3）两电极均为碳棒或惰性金属电极（出现的基本上是金属铂Pt），那这一类的一般来说是用于燃料电池的应用。现在以H2、CH4与O2构成的燃料电池来描述，其中电极均为碳棒或铂，以硫酸和NaOH溶液为电解质分别讨论介绍方法。 首先我们知道2H2＋O2=2H2O、CH4＋2O2=CO2＋2H2O这两个反应，氧气都是得到电子，氢气
电化学中电极反应式的书写技巧 电化学中电极反应式的书写不仅是电化学教学的重点和难点，更是高考的热点题型之一，其中，燃料电池电极反应式以及可充电电池电极反应式的书写又是电极反应式书写中的难点。下面笔者就如何正确书写电极反应式进行了较为详尽的归纳，旨在“抛砖引玉”。 一、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书写电极反应式，然后在电子守恒的基础上，总反应式减去较易写出的书写电极反应式，即得到较难写出的书写电极反应式。 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，在碱性性溶液中，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。 二、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。
姓名：学号：日期： 一．实验目的 （1）掌握线性扫描技术 （2）掌握三电极体系 （3）掌握Tafel关系 二．实验原理 析氢反应方程：H++e→1/2H 2 线性扫描技术：控制电极电势按指定规律变化，同时测量电极电流随电势的变化。Tafel关系：强极化（但无浓差）发生时，超电势η与通过电极的电流密度j呈线性关系。（课本53页） 三．实验步骤及结果 实验步骤： （1）用18.4mol/L浓硫酸配置50mL0.5mol硫酸溶液(a=1) 取适量水于烧杯中，量取6.8mL浓硫酸，缓慢加入烧杯中并用玻璃棒搅拌，将稀释后的溶液加入250mL容量瓶定容。 （2）用刚玉粉末作为抛光粉处理电极活性表面，以避免副反应干扰实验。（3）使用电化学工作站CHI660E进行线性扫描,为获取准确电势值，采用三电极体系。 工作电极：Φ2mm圆盘电极Au,Ni,GC，Φ0.5mmPt 对电极：钛电极 参比电极：Ag-Agcl,φ Agcl/Ag =0.222V,并使用鲁金毛细管以减小溶液电阻工作电极—绿色夹子，对电极—红色夹子，参比电极—白色电极 参数设置要考虑不同金属的起始终止电势，选定合适sensitivity以避免数据溢出，实验开始前要除去电极表面的气泡。 （4）数据处理：i=i c +i d 基线代表i c 变化,超电势η=-0.222-E，电流密度j=i d /A 使用origin处理i,E数据并绘制η-lnj曲线，找到ab。实验数据： （1）Au电极表面析氢行为
（2）GC 电极表面析氢行为 C u r r e n t (A ) Potential (V) η (V ) lnj (A*m -2) C u r r e n t (A ) Potetial (V)
电化学电极方程式书写专题训练 |登封实验高中高一化学11假期作业(2014/9/28)班级名称 电化学电极方程写作专题训练(△标记改善问题) 方法指导 1，电解槽电极方程写作 1，先看电极|如果阳极是活性电极，阳极本身参与电极反应，失去电子并被氧化，阴极依次放电 2，再次判断溶液中的离子放电顺序如果阳极是惰性电极，则分别判断阴离子和阳离子的放电顺序(即阴离子的电子损失能力和阳离子的电子获得能力)，根据优先放电离子进行第一次反应，并写入电极反应。 3，最终阴阳总反应(1)如果参与反应的阴极和阳极的离子都来自溶质，则直接将两极方程相加，得到总的 方程；(2)如果阴极和阳极有氢+或氢氧化物从水中分离出来参与反应，氢+或氢氧化物应还原成水的形式，然后再加入(即“返回每间房子，分别找到每一个母亲”)；(3)如果阳极是参与反应的电极本身，则加入电极材料和参与阴极反应的阳离子或水相作为反应物，并根据两个电极写入产物2.在电池1中写入电极方程。简单一次电池和普通化学电源 ①先看一般方程:简单一次电池的一般反应主要是负极材料和电解液之间的反应，可以直接写出然而，也有负电极不能与电解质溶液反应的原电池，例如由铁-碳氯化钠溶液组成的原电池，这相当于金属
的氧吸收腐蚀。化学电源的总反应比较复杂，问题中会有相关信息，可以直接应用。 ②重写负极反应:基本上是负极金属失去电子的反应，但应注意溶液环境对负极氧化得到的阳离子 -离子的影响。如果阴离子可以与它们结合形成沉淀或络合物，如氢氧化铝，相应的阴离子应该包含在电极反应物中。 ③最后写出阳性反应:总反应-阴性反应(简单原电池或金属氧吸收腐蚀可直接写入)2。燃料电池 ①先写总反应总反应应参照燃烧产物来写然而，应注意溶液的酸性和碱性对(燃烧)产物的影响。例如，如果CO2是从 -2- 碱性溶液中的燃烧产物产生的，则在写入电池反应类型时，燃烧类型和反应类型CO2+2OH = CO3+H2O应被添加为总电池反应(添加是为了补偿两个反应，使得CO2的系数相等) ②再次写阳性反应时，必须降低O2。应注意溶液环境对其还原产物的影响。此外，O2的系数应平衡至等于总方程中的系数。 ③最后写阴性反应:总反应-阳性反应注意，在负反应式中必须没有氧实战练习 1，写电解池电极方程式 电极材料惰性电极惰性电极铜电极铜电极铜电极铝电极电解质氯化钠溶液硫酸铜溶液阳极反应阴极反应一般反应方程式熔化氯化镁熔化氧化铝H2O硫酸溶液氢氧化钠溶液H2SO4溶液氢氧化钠溶液登封
电化学中电极反应式的书写不仅是电化学教学的重点和难点，更是高考的热点题型之一，下面就如何正确书写电极反应式进行了较为详尽的归纳总结，旨在“抛砖引玉”。 一、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,如Al－Cu－NaHCO3溶液构成的原电池中，因Al失去电子生成的Al3+能与HCO3－反应： Al3+ +3HCO3－=Al(OH)3↓+3CO2↑，故铝件（负极）上发生的反应为： Al－3e－+3HCO3－=Al(OH)3↓+3CO2↑，而不是仅仅写为： Al－3e－=Al3+。 3、若正极上的反应物质是O2，且电解质溶液为中性或碱性，电极反应式中不能出现H+，且水必须写入正极反应式中，与O2结合生成OH-，若电解质溶液为酸性，电极反应式中不能出现OH－，且H+必须写入正极反应式中，与O2结合生成水。如例 1、例2。 4、正负极反应式相加（电子守恒）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。如例2。 例1、有人设计以Pt和Zn为电极材料，埋入人体内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。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得电子与H2O结合生成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。 二、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：
电化学专题—电极反应方程式的书写 一、原电池与电解池的判断 指出下列装置哪些为原电池哪些为电解池 ⑴ ⑵ ⑶ ⑷ ⑸ ⑹ ⑺ ⑻ ⑼ ⑽ ⑾ 原电池 电解池 定 义 将化学能转变成电能的装置 将电能转变成化学能的装置 形成条件 ①活动性不同的两电极（连接） ②电解质溶液（电极插入其中并与电极自发反应） ③形成闭合回路 ①两电极接直流电源 ②两电极插入电解质溶液 ③形成闭合回路 电极名称 负极 较活泼金属（电子流出的极） 正极 较不活泼金属或能导电的非金属（电子流入的极） 阴极 与电源泉负极相连的极 阳极 与电源正极相连的极 电极反应 负极 氧化反应；金属或还原性气体失电子 正极 还原反应；溶液中的阳离子得电子或者氧化性气体得电子（吸氧腐蚀） 阳极 氧化反应；溶液中的阴离子失电子，或电极金属失电子 阴极 还原反应；溶液中的阳离子得电子 电子流向 能量转变 化学能转变为电能 电能转化为化学能 装置特点 无外接直流电源 有外接直流电源 相似之处 均能发生氧化还原反应，且同一装置中两个电极在反应过程中转移电子总数相等。 举 例 ⑴铜锌原电池；⑵氢氧燃烧电池 ⑴氯碱工业装置；⑵电解精炼铜
三、原电池的电极反应和总反应式书写方法 1、仅有一电极材料参与反应方法： 规律：参与反应的金属电极本身为负极，另一电极往往为正极，负极是参与反应的金属失电子，正极是介质溶液中的微粒得电子（反应一般为析氢、吸氧、析Cu、Ag等） （1）酸性较强介质：正极一般是析氢反应。 例：图1电极反应：负极：Zn-2e=Zn2+正极：2H++2e=H2↑ （2）接近中性介质：正极一般是吸氧反应。 例：图2电极反应：负极：2Fe-4e=2Fe2+正极：O2+4e+2H2O=4OH- 练习1.我国首创的以铝—空气—海水电池为能源的新型海水标志灯，它以海水为电解质溶液，利用空气中的氧使铝不断氧化产生电流，写出这种电池的电极材料、电极反应式及总反应式。答：负极（Al）：4Al-12e-=4Al3+ 正极（C）：3O2+12e-+6H2O=12OH- 总反应式：4Al+6H2O+3O2=4Al（OH）3 分析：负极本身参加反应被氧化，正极必须能导电而本身不参加反应。电源负极材料为：铝； 电源正极材料为：石墨等能导电的惰性材料。负极反应为：4Al－12e－=4Al3+；正极反应为：3O2+6H2O+12e－＝12OH－ （3）碱性介质：正极一般也是吸氧反应。 例：图3电极反应：负极：2Fe-4e=2Fe2+正极：O2+4e+2H2O=4OH- （4）含不活泼金属的盐溶液为介质：正极析出不活泼金属（Cu、Ag等）。 例：图4电极反应：负极：Fe-2e=Fe2+正极：Cu2++2e=Cu 2、两电极材料均参与反应（常见于蓄电池式或纽扣式电池） 规律：两电极材料通常由金属和金属化合物构成，金属作负极。电子得失均由两电极本身发生。在书写电极反应式时，应考虑电解质对电极的影响（如生成难溶物、弱电解质等）。介质为酸性溶液时，反应式两边不能出现OH-离子；碱性溶液为介质时，反应式两边不能出现H+离子。 （1）酸性介质例：实验室用铅蓄电池作电源电解饱和食盐水制氯气，已知铅蓄电池工作时
高中常见的原电池电极反应式的书写 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） 一次电池 1、伏打电池：（负极—Zn 、正极—Cu 、电解液—H 2SO 4） 负极： Zn –2e -==Zn 2+ (氧化反应) 正极： 2H ++2e -==H 2↑ (还原反应) 离子方程式 Zn + 2H + == H 2↑+ Zn 2+ 2、铁碳电池：（负极—Fe 、正极—C 、电解液H 2CO 3 弱酸性) 负极： Fe –2e -==Fe 2+ (氧化反应) 正极：2H ++2e -==H 2↑ (还原反应) 离子方程式 Fe+2H +==H 2↑+Fe 2+ (析氢腐蚀) 3、铁碳电池：（负极—Fe 、正极—C 、电解液 中性或碱性) 负极： 2Fe –4e -==2Fe 2+ (氧化反应) 正极：O 2+2H 2O+4e -==4 (还原反应) 化学方程式 2Fe+O 2+2H 2O==2Fe(OH)2 (吸氧腐 蚀) 4Fe(OH)2+O 2+2H 2O==4Fe(OH)3 2Fe(OH)3==Fe 2O 3 +3 H 2O (铁锈的生成过程) 4.铝镍电池：（负极—Al 、正极—Ni 电解液 NaCl 溶液、O 2) 负极： 4Al –12e -==4Al 3+ (氧化反应) 正极：3O 2+6H 2O+12e -==12(还原反应) 化学方程式 4Al+3O 2+6H 2O==4Al(OH)3 (海洋灯标电池) 5、普通锌锰干电池：(负极—Zn 、正极—C 、电解液NH 4Cl 、MnO 2的糊状物) 负极：Zn –2e -==Zn 2+ (氧化反应) 正极：2MnO 2+2H ++2e -==Mn 2O 3+H 2O (还原反应) 化学方程式 Zn+2NH 4Cl+2MnO 2=ZnCl 2+Mn 2O 3+2NH 3↑ 6、碱性锌锰干电池：（负极—Zn 、正极—C 、 电解液KOH 、MnO 2的糊状物） 负极： Zn + 2OH – 2e - == Zn(OH)2 (氧化反应) 正极：2MnO 2 + 2H 2O + 2e -==2MnOOH +2 OH － （还原反应) 化学方程式 Zn +2MnO 2 +2H 2O == Zn(OH)2 + MnOOH 7、银锌电池：(负极—Zn 、正极--Ag 2O 、电解液NaOH ) 负极 ：Zn+2OH ––2e -== Zn(OH)2 (氧化反应) 正极 ：Ag 2O + H 2O + 2e -== 2Ag + 2 OH － (还原反应) 化学方程式 Zn + Ag 2O + H 2O == Zn(OH)2 + 2Ag 8、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 ：4Al －12e －==4Al 3+ (氧化反应) 正极 ：3O 2+6H 2O+12e － ==12OH － （还原反应) 总反应式为： 4Al+3O 2+6H 2O===4Al(OH)3 （铂网增大与氧气的接触面） 9、镁---铝电池 （负极--Al 、正极--Mg 电解液KOH ） 负极(Al)： 2Al + 8 OH – - 6e- ＝ 2AlO 2– +4H 2O (氧化反应) 正极(Mg ）： 6H 2O + 6e- ＝ 3H 2↑+6OH – （还原反应) 化学方程式： 2Al + 2OH – + 2H 2O ＝ 2AlO 2– + 3H 2 10、锂电池一型：（负极--金属锂、正极--石墨、电解液LiAlCl 4 -SOCl 2） 负极 ：8Li －8e － ＝8 Li + (氧化反应) 正极 ：3SOCl 2＋8e －＝SO 32－＋2S ＋6Cl － （还原反应)
生物电现象的发现及心肌细胞的生物电现象 一、关于生物电现象的研究 人类发现生物电现象，可追溯到公元前三世纪有关地中海电鳐等具有强烈震击。直到十八世纪三十年代，才真正开始对生物电现象进行观察和研究。 1731年，英国人Gray.S.首先提出人体是可以带电的。但在当时的条件下无法用实验来证明。十八世纪末，意大利的医生和生理学家Galvani.A.在实验中发现，用金属导体连接蛙腿的神经和肌肉，肌肉就会收缩。科学家们开始研究探讨，然而直接证明生物组织本身是否带电，是在使用了电流计之后才有可能。电流计的发明使用，加速了生物电研究的进程，很快在肌肉、神经、甚至感官上都已证明确有生物电存在，并且在兴奋时这种电位会有波动。 对生物电现象的研究，是在研究生命的基本特征——兴奋性的过程中逐步展开的。早在十九世纪中后期生理学家应用离体青蛙或蟾蜍的神经肌肉标本进行实验时，施加机械性或适当的电刺激后，肌肉则随之表现机械收缩。人们就将这种能的记载力称为兴奋性。实际上，几乎所有生物的活组织或细胞都具有某种程度的对外界刺激发生反应的能力，并将其广泛称为应激性。兴奋性与应激性相比，使用范围就比较狭窄了，一般仅用于生理学中。 随着实验技术的发展，大量的实验表明：细胞处于兴奋状态时，尽管有不同的外部表现，但都有一个共同的、最先出现的反应，即受到刺激的细胞膜部分，膜两侧出现了一个特殊形式的电变化——动作电位，肌肉收缩、分泌活动等外部反应实为细胞膜动作电位进一步触发后产生，并且产生于受刺激部位的动作电位可沿着整个细胞膜扩散。故而兴奋性重新被认为是细胞受到刺激时产生动作电位的能力。 动作电位就是生物电的表现形式之一，另外还有静息电位、局部电位等。经前人研究总结，所谓静息电位就是细胞处于安静状态下（未受刺激时）膜内外的电位差。 表现为膜外相对为正而膜内相对为负；所谓动作电位就是可兴奋组织或细胞受到
循环伏安法测定铁氰化钾的电化学行为 一、实验目的 1、学习循环伏安法测定电极反应参数的基本原理及方法。 2、熟悉CHI660电化学工作站的使用。 3、学会使用伏安极谱仪。 4、学会测量峰电流和峰电位。 二、实验原理 循环伏安法(cyclic voltammetry ，CV ）是在固定面积的工作电极和参比电极之间加上对称的三角波扫描电压，记录工作电极上得到的电流与施加电位的关系曲线，即循环伏安图。从伏安图的波形、氧化还原峰电流的数值及其比值、峰电位等可以判断电极反应机理。可用来检测物质的氧化还原电位, 考察电化学反应的可逆性和反应机理, 判断产物的稳定性,研究活性物质的吸附和脱附现象; 也可用于反应速率的半定量分析等。 循环伏安在工作电极上施加一个线性变化的循环电压，记录工作电极上得到的电流与施加电压的关系曲线，对溶液中的电活性物质进行分析。由于施加的电压为三角波，这种方法也称为三角波线性扫描极谱法。 U t + - + + - + + - + 三角波
图1 电路的接法 一次扫描过程中完成一个氧化和还原过程的循环，称为循环伏安法。 与汞电极相比，物质在固体电极上伏安行为的重现性差，其原因与固体电极的表面状态直接有关，因而了解固体电极表面处理的方法和衡量电极表面被净化的程度，以及测算电极有效表面积的方法，是十分重要的。一般对这类问题要根据固体电极材料不同而采取适当的方法。 循环伏安法控制电极电位φ随时间t 从φi 线性变化增大（或减小）至某电位φτ后，相同速率线性减小（大）归到最初电位φi 。其典型的CV 法响应电流对电位曲线(循环伏安图)如图1示。 图2. 循环伏安曲线图 假如电位从φi 开始以扫描速度υ向负方向扫描, 置φi 较φ (研究电极的标 准电极电位)正得多, 开始时没有法拉第电流, 当电位移向φ 附近时, 还原电流 出现并逐渐增大, 电位继续负移时, 由于电极反应主要受界面电荷传递动力学控 A g /A g c l 铂盘 电 极
电化学电极反应式的书写 ——高三化学 陈柳丰 复习目标 知识与技能： 原电池、电解池的化学反应原理：电极判断、电极反应式书写。 过程与方法： 运用对比、归纳、总结等教学方法通过问题探究。 培养学生知识的迁移能力和多角度思维能力以及应用所学知识解决实际问题的能力。 情感、态度与价值观： 使学生体会现象和本质的关系，培养学生分析化学的微粒观，感受化学世界的奇妙与和谐。 重、难点： 原电池和电解池化学反应原理，电极判断、电极反应式书写，特殊电极反应式的书写 复习思路： 氧化还原是基础，电流方向为依托，微粒性质是关键，以电极反应为核心 一、广东高考回眸 (2013) 33—(1) 限选材料:ZnSO 4(aq),FeSO 4(aq),CuSO 4(aq);铜片,铁片,锌片和导线。 (2) 根据牺牲阳极的阴极保护法原理,为减缓电解质溶液中铁片的腐蚀,在(1) 的材料中应选 作阳极。 （2013）32-（1）电解精练银时，阴极反应式为 ; （2012）31-⑶ 碘也可用作心脏起搏器电源—锂碘电池的材料。该电池反应为： 2Li(s) + I 2(s) = 2LiI (s) 碘电极作为该电池的___________极。 （2012）7、C ．自行车钢圈生锈主要是电化学腐蚀所致 （ ） （2011）12、某小组为研究电化学原理，设计如图2装置。下列叙述不正确．．．的是 A 、a 和b 不连接时，铁片上会有金属铜析出 B 、a 和b 用导线连接时，铜片上发生的反应为：Cu 2+ + 2e - = Cu C 、无论a 和b 是否连接，铁片均会溶解，溶液从蓝色逐渐变成浅绿色 D 、a 和b 分别连接直流电源正、负极，电压足够大时，Cu 2＋ 向铜电极移动 （2011）32-⑷镀铝电解池中，金属铝为 极，熔融盐电镀中铝元素和氯元素主要以AlCl 4- 和Al 2Cl 7- 形式存在，铝电极的主要电极反应式为
电解液用碳酸脂的电化学行为 电解液是在电池正、负极之间起传导作用的离子导体，它本身的性能及其与正负极相互作用形成的界面状况很大程度上影响着电池的性能。目前，在商品化的锂离子电池中应用最广泛的电解液是将导电锂盐LiPF6溶解在以碳酸乙烯酯(EC)为基础的二元或三元的混合溶剂，这些溶剂一般是有机碳酸酯系列，包括：二甲基碳酸酯(DMC)、二乙基碳酸酯(DEC)、甲基乙基碳酸酯(EMC)、碳酸丙烯酯(PC)等。使用上述有机溶剂主要是基于以下事实： (1)LiPF6不与溶剂反应并且能使集流体Al发生钝化起到保护用. (2)EC具有高的介电常数，能够提供较高的离子导电率. (3)线型碳酸酯能有效降低电解液的粘度，并且有助于在碳负极表面形成稳定的SEI膜(固体电解质相界面膜)。然而，此类电解液的性能还不能满足锂离子高能量和高稳定性的要求，寻找新型电解液是锂离子电池研究领域的一个重大课题之一。因此，深入认识现有有机溶剂的电化学行为，有助于开发新型的电解液、优化溶剂的配比以及寻找合适的添加剂。下面将介绍采用线性电位扫描和循环伏安法，研究DMC、DEC、EMC和PC 在铂电极的阴极行为以及在碳负极上的脱嵌锂离子行为。 1 实验方法 电化学体系采用三电极体系，工作电极分别为直径100μm的铂电极和碳电极(电极制作:将石墨:PVDF=92:8(wt％)溶解在N-甲基吡咯烷酮中，搅拌均匀涂布于铜箔上，电极面积0.2cm2)，大面积的金属锂作为参比电极和对电极。所用仪器为国产CHI650B电化学工作站。文中的电位值均为相对于Li/Li+的值。 电解质锂盐为LiPF6(Stella Chemical，Osaka Japanese)，溶剂分别为电池级的二甲基碳酸酯(DMC)、二乙基碳酸酯(DEC)、甲基乙基碳酸酯(EM C)、碳酸丙烯酯(PC)，溶剂的提纯方法：精馏后用分子筛吸附至纯度>99.99％。电解液的配制及电池的装配均在充满高纯氩气的手套箱中进行，Li PF6浓度为lmol/L。电解液用分子筛吸附的方法脱水，水含量用卡尔费休(Karl Fisher)水分测定仪KF831 (瑞士产)测定，测定电解液的水含量<20×10-4％。酸含量用卡尔费休(Karl Fisher)电位滴定仪798GPT Titrino(瑞土产)，测试电解液酸含量<30×10-4％。 2 结果与讨论 2.1 电解液常用碳酸酯的物理化学性质 溶剂组成是影响有机电解液导电性质的关键因素。为发展电导率高、使用温度范围和电化学窗口宽的有机电解质溶液体系，原则上要求组成电解液的溶剂体系具有高介电常数、低粘度，高沸点、低凝固点以及稳定的电化学性质。锂离子电池常用有机溶剂PC、DMC、DEC、EMC等的主要性质如表1所示。 从表1可以看出，环状碳酸酯PC具有较高的粘度和介电常数，而线型脂肪碳酸酯(DMC、DEC、EMC)则粘度和介电常数较低。因此，单一溶剂组分都有弊端。目前在商品化的锂离子电池中往往采用环状碳酸酯和线型碳酸酯的混合溶剂。 2.2 单组分电解液在铂电极上的阴极行为 图1是单组分溶剂DMC、DEC、EMC、PC配成的电解液在铂电极的阴极还原曲线。 可以看出，电解液在0.8V后都发生不同程度的分解。与Ein-Eli等人和Choi报道的结果一致。各种碳酸酯的还原难易程度依次为DMCCH3CH2 OCO2CH2CH3+e-+Li+→CH3CH2OCO2Li+CH2CH3(1) CH3CH2OCO2CH2CH3+e-+Li+→CH3CH2OC=O+CH3CH2OLi (2) 随后，生成的烷基锂盐可以和电解液中存在的微量水发生水解反应： 2CH3CH2OCO2Li+H2O→ 2CH3CH2OH+Li2CO3+CO2 (3) CH3CH2OCO2Li+H2O→ CH3CH2OH+LiOH (4) Yoshida等人[12]还报道了DEC的另一种可能的分解机理: CH3CH2OCO2CH2CH3→ CH2=CHOCO2CH2CH3+H2↑(5) DMC也可能发生与(1)(2)(3)(4)相似机理的反应，只是不能发生类似(5)的反应，因为发生(5)反应必将形成一个不稳定的过渡态。Yoshida等人提出链状碳酸酯可以按下面的反应相互转化： 2EMC DMC+DEC
电化学—电极反应方程式书写 一、原电池： 1．Cu─H2SO4─Zn原电池 正极：_______________________________ 负极：________________________________ 总反应式：____________________________________________ 2．Cu─FeCl3─C原电池 正极：_______________________________负极：_______________________________ 总反应式：_______________________________ 3．钢铁在潮湿的空气中发生吸氧腐蚀（中性、碱性、弱酸性介质中） 正极：_______________________________负极：_______________________________ 总反应式：_______________________________ ［Fe(OH)2最终转变为铁锈］______________________________________________ 4．钢铁在潮湿的空气中发生析氢腐蚀（强酸性介质中） 正极：_______________________________ 负极：_______________________________ 总反应式：_______________________________ 5．铅蓄电池（放电） 正极(＿＿＿) ：____________________________负极(＿＿) ：____________________________总反应式：_______________________________ 6．银锌纽扣电池(碱性介质) 正极(Ag2O) ：_______________________________负极(Zn) ：_______________________________总反应式：_______________________________ 7．Zn- Mn普通干电池 负极（锌筒）：_______________________________ 正极（石墨）：_______________________________ 总反应：_______________________________ 8．碱性Zn- Mn干电池 负极：Zn + 2OH－－2e- = Zn(OH)2正极：2MnO2 + 2H2O + 2 e-= 2MnO（OH）+ 2OH－ 总反应：Zn + 2MnO2 + 2H2O = Zn(OH)2 + 2MnO（OH） 9．氢氧燃料电池 （1）中性介质 正极：_______________________________负极：_______________________________
电化学阻抗谱的应用分析 交流阻抗法是电化学测试技术中一类十分重要的方法，是研究电极过程动力学和表面现象的重要手段。特别是近年来，由于频率响应分析仪的快速发展,交流阻抗的测试精度越来越高，超低频信号阻抗谱也具有良好的重现性，再加上计算机技术的进步，对阻抗谱解析的自动化程度越来越高，这就使我们能更好的理解电极表面双电层结构，活化钝化膜转换，孔蚀的诱发、发展、终止以及活性物质的吸脱附过程。 阻抗谱中的基本元件 交流阻抗谱的解析一般是通过等效电路来进行的，其中基本的元件包括：纯电阻R ，纯电容C ，阻抗值为1/j ωC ，纯电感L ，其阻抗值为j ωL 。实际测量中，将某一频率为ω的微扰正弦波信号施加到电解池，这是可把双电层看成一个电容，把电极本身、溶液及电极反应所引起的阻力均视为电阻，则等效电路如图1所示。 图1. 用大面积惰性电极为辅助电极时电解池的等效电路 图中A 、B 分别表示电解池的研究电极和辅助电极两端，Ra 、Rb 分别表示电极材料本身的电阻，Cab 表示研究电极与辅助电极之间的电容，Cd 与Cd ’表示研究电极和辅助电极的双电层电容，Zf 与Zf ’表示研究电极与辅助电极的交流阻抗。通常称为电解阻抗或法拉第阻抗，其数值决定于电极动力学参数及测量信号的频率，Rl 表示辅助电极与工作电极之间的溶液 电阻。一般将双电层电容Cd 与法拉第阻抗的并联称为界面阻抗Z 。 实际测量中，电极本身的内阻很小，且辅助电极与工作电极之间的距离较大，故电容Cab 一般远远小于双电层电容Cd 。如果辅助电极上不发生电化学反映，即Zf ’特别大，又使辅助 电极的面积远大于研究电极的面积（例如用大的铂黑电极），则Cd ’很大，其容抗Xcd ’比串 联电路中的其他元件小得多，因此辅助电极的界面阻抗可忽略，于是图1可简化成图2，这也是比较常见的等效电路。 图2. 用大面积惰性电极为辅助电极时电解池的简化电路 Element Freedom Value Error Error %Rs Free(+)2000N/A N/A Cab Free(+)1E-7N/A N/A Cd Fixed(X)0N/A N/A Zf Fixed(X)0N/A N/A Rt Fixed(X)0N/A N/A Cd'Fixed(X)0N/A N/A Zf'Fixed(X)0N/A N/A Rb Free(+)10000N/A N/A Data File: Circuit Model File:C:\Sai_Demo\ZModels\12861 Dummy Cell.mdl Mode: Run Fitting / All Data Points (1 - 1) Element Freedom Value Error Error %Rs Fixed(X )1500N/A N/A Zf Fixed(X )5000N/A N/A Cd Fixed(X ) 1E-6 N/A N/A Data File: Circuit Model File:C:\Sai_Demo\ZModels\Tutor3 R-C.mdl Mode: Run Simulation / Freq. Range (0.01 - 10000Maximum Iterations: 100 B
亚甲基蓝的电化学行为研究 1 实验目的 电化学分析是根据溶液中物质的电化学性质及其变化规律，建立在以电位、电导、电流和电量等电学量与被测物质某些量之间的计量关系的基础之上，对组分进行定性和定量的仪器分析方法。其基础是在电化学池中所发生的电化学反应。电化学池由电解质溶液和浸入其中的三个电极组成。根据溶液的电化学性质(如电极电位、电流、电导、电量等)与被测物质的化学或物理性质(如电解质溶液的化学组成、浓度率等)之间的关系，将被测定物质的浓度转化为一种电学参量加以测量。 2 实验原理 本实验采用微分脉冲伏安法(DPV)研究了经典的电化学指示剂亚甲基兰(MB)的电化学行为。该实验采用计算机控制化的电化学分析仪，实验参数容易控制，测量数据准确，便于计算机处理实验结果。
亚甲基兰[Methylene Blue ，氯化3,7-双(二甲氨基)吩噻嗪-5-鎓]，是一种吩噻嗪类染料，金红色闪金光或闪古铜色光的粉状物，溶于水则呈蓝色。 对于吸附控制的电极反应过程(电极表面反应物吸附)，如果电极反应+O e n R 反应物O 完全吸附而且吸附后可逆还原，其DPV 峰电流表 示为： vQ RT nF i r P 4, 其中，Q 为吸附反应物还原产生的电量，可以通过实验测量。 3 实验部分 3.1 仪器与试剂 仪器：EC500电化学分析仪（武汉高仕睿联公司），金电极为工作电极，饱和甘汞电极（SCE ）为参比电极，铂片电极为对电极。 试剂：亚甲基兰（MB ），KH 2PO 4，K 2HPO 4?3H 2O ，KCl 。所有试剂均为分析纯，实验用水为二次蒸馏水。 3.2 实验内容 (1) 金电极的预处理：将金电极在麂皮上依次用粒径为0.3 μm 和0.05 μm 的α-Al 2O 3悬浊液抛光成镜面，然后分别用无水乙醇和蒸馏水超声清洗5分钟。 (2) PBS 缓冲溶液的配制：分别称取0.1130 g KH 2PO 4和0.8883 g K 2HPO 4?3H 2O 于100 mL 烧杯中，再向烧杯中加入2.711 g KCl ，用蒸馏水溶解定容到250 mL 的容量瓶中，得到pH 7.0的PBS 缓冲溶液。 (3) MB 溶液的配制：称取0.0019 g MB ，用上述配好的PBS 缓冲溶液溶解后定容到250 mL 的容量瓶中，得到2.0×10-5 mol/LMB 溶液。 (4) MB 的微分脉冲伏安测定：将金电极在2.0×10-5 mol/L MB 的pH 7.0 PBS 缓冲溶液中静置5分钟后，在EC500电化学分析仪上记录0.00 ~ -0.60 V 区间内的微分脉冲伏安曲线（DPV ），脉冲高度50 mV ，脉冲周期0.2 s ，脉冲宽度60 ms 。 (5) 记录不同电位扫描速率下MB 的DPV 图：在2.0×10-5 mol/L MB 的pH 7.0 PBS 缓冲溶液中，以50、100、150、200、250 mV/s ，在0.00 ~ -0.60 V 电位范
电化学中对电极反应式、总反应式书写方法的总结 在高考复习中，同学们除了重视知识结构的建构以外，还要挖掘规律，抓住关键的知识生长点，进行迁移。在电化学的复习中要紧紧抓住原电池和电解池的本质不同，通过对电极材料和溶液介质情况分析判断后，再书写电极反应式和总反应式。 例1 蓄电池在放电时起原电池的作用，在充电时起电解池的作用。下式是爱迪生蓄电池在放电和充电时发生的反应： 此电池负极上发生反应的物质为 ，充电时阴极发生反应的物质为 。 分析： 答：Fe ；Fe(OH)2 二、原电池的电极反应和总反应式书写方法 方法：第一步确定电极的正、负；第二步根据溶液中离子参加反应情况确定电极反应；第三步将电极反应相加得总反应式。 1．仅有一电极材料参加反应 （1）酸性介质 例2 电极反应： 负 Zn –2e -= Zn 2+ 正 2H + + 2e -= H 2 总反应式：Zn + 2H += Zn 2++ H 2 (2)中性介质 例3
(3)将例3改为碱性介质时与中性介质电极反应式、总反应式一样 (4) 将例3改为含不活泼金属的盐溶液CuSO4溶液 负极Fe－2e-=Fe2+ 正极Cu2++2e-=Cu 总反应式Fe + Cu2+= Fe2++Cu 2.两电极材料均参与反应 将例1改为写出放电时的电极反应式和总反应式。 分析：正、负极电极反应式书写时，要考虑电解质对电极反应的影响，碱性介质中电极反应两边不能出现H+，电极反应为： 负极Fe -2e-+2OH-=2Fe(OH)2 正极NiO2+2H2O+2e-= Ni(OH)2+2OH- 总反应式Fe+ NiO2+2H2O= Fe(OH)2+ Ni(OH)2 3.电极材料本身均不参加反应 例4 飞船上使用的电池是氢氧燃料电池。如图，两电极均 由多孔性碳组成。通入气体在电极表面放电，总反应式为 2H2+O2=2H2O 写出酸性和碱性介质中的电极方程式 分析：此类电池电极不参加反应，反应的只是燃料，故确定失电子的物质为负极，得电子的物质为正极。书写电极反应要考虑介质；若介质为酸性时反应式两边不出现OH-；碱性介质反应式两边不出现H+。 三、电解池的电极反应和总反应式的书写方法 方法为：第一步：确定电极的材料及阴阳极；第二步：根据溶液中的离子判断电极反应；第三步：将电极反应相加得总反应式。