电极反应规律及离子放电顺序
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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-。
有关电极反应式的书写原则一、加和性原则根据得失电子守恒,总反应式应为两极反应式之和,若已知一个电极反应式,可用总式减去已知的电极反应式,得另一电极反应式;反之,如果已知两个电极反应式,则它们之和就是总反应式。
例1熔融盐燃料电池具有高的发电效率,因而受到重视,可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质,CO为阳极燃气,空气与CO2的混合气体为阴极助燃气,制得在650℃下工作的燃料电池,完成有关的电极反应式:阳极反应式:2CO+2CO32---==== 4CO2+4e---阴极反应式:_______________________,总反应式:________________________。
解析:在解题时,习惯上总是按题号顺序从前到后依次进行解答,但此题会遇到很大的困难,这是不妨打破常规,进行逆向思维。
先写出难度较小的总反应式,再写出阴极反应式。
由题意可知阳极气和阴极气反应生成CO2,而CO2又不与Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物反应,所以总反应式为2CO+O2=== 2CO2,同时又知阳极反应式,根据加和性原则可得阴极反应式:2CO+O2=== 2CO2(2CO+2CO32---==== 4CO2+4e---)O2+4e---+2CO2====2CO32---二、是否共存原则电极反应式的书写必须考虑介质环境,物质得失电子后在不同的介质环境中所存在的形式不同。
例2 已知原电池总反应式为CH4+2O2===CO2+2H2O,(1)电解质溶液为KOH时,(2)电解质溶液为H2SO4时,分别写出该原电池的电极反应式。
解析:根据原电池总反应式可知,在反应中CH4被氧化,O2被还原,则CH4应在负极参加反应,O2应在正极参加反应。
又根据是否共存原则,碱性溶液中CO2不可能存在,也不可能有H+参加反应,故负极反应式:CH4—8e---+10OH---==== CO32---+ 7H2O,正极反应式:O2+2H2O+4e---====4OH---。
电化学知识点概述张银发电化学知识是高中化学中一个重要的知识点,也是高考中一个重要考点,现将电化学常见知识点归纳如下。
1. 金属的电化学腐蚀由原电池反应可知,在电化学腐蚀中较活泼金属被氧化腐蚀掉。
钢铁的电化学腐蚀有2种:1)析氢腐蚀在酸性溶液中发生负极(Fe):正极(C):2)吸氧腐蚀在中性或酸性极弱的溶液中发生负极(Fe):正极(C):结合生成铁锈的成分为。
钢铁的腐蚀以吸氧腐蚀为主。
为防止金属的腐蚀常采用以下措施:(1)改变金属的结构,如铁中加入Cr或Ni制成不锈钢;(2)涂保护层,如搪瓷、喷漆、刷铝粉、镀锌制成白铁皮、镀锡制成马口铁等;(3)连接活泼金属法,即牺牲阳极的阴极保护法,如闸门、轮船连上锌块或锌皮等。
2. 电极产物的判断原电池:正极发生还原反应,负极发生氧化反应电解池:阳极发生氧化反应,阴极发生还原反应1)在原电池中如果负极为活泼金属,则活泼金属被氧化腐蚀掉,如果是惰性电极如Pt或石墨,则看电解质溶液与正、负极上所填充的物质。
例1 电子表和电子计算器的电池是微型银-锌电池。
其电极分别用组成,电解质溶液是KOH溶液,总的反应式为。
试回答:(1)电池工作时负极上的反应方程式是_____________________,负极附近溶液的pH_____________(填“上升、下降、不变”)。
(2)正极上发生的电极反应是___________。
答案:(1)(2)2)对于电解池中电极产物的判断,首先要看溶液中的离子种类及电极材料。
(1)阳极产物判断首先看电极,如果是活性电极(金属活动顺序表Ag以前),则电极材料失电子,电极被溶解,溶液中的阴离子不失电子。
如果是惰性电极(Pt、Au、石墨),则要再看溶液中的离子的失电子能力,此时根据阴离子放电先后顺序加以判断。
阴离子放电先后顺序为。
(2)阴极产物的判断直接根据阳离子放电顺序进行判断,阳离子放电先后顺序为、例如用石墨棒作电极电解溶液,电池反应式为,若改为铜棒作电极电解溶液,其电池反应式为(3)注意原电池与电解池的区发与联系在书写有关电池反应式时,首先要分清原电池与电解池,二者最关键的区别是看电池有无外加电源:有,为电解池;无,则为原电池。
专项突破---电极反应式书写技巧电化学中电极反应式的书写基本是高考的必考题型之一,如何解决这一难题,应尊遵循以下思路:(1)明确写的是何种电极的反应式(2)明确该电极的放电微粒和放电后的产物:在确定放电微粒时要严格遵循题目要求。
(3)利用化合价的变化确定得失电子数(4)先利用电荷守恒,后利用原子守恒并结合电解质溶液的环境(酸性、碱性、中性等)确定电极反应式中的所缺微粒。
(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、正负极电极反应式在得失电子数目相同时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。
【典型例题】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。
【专题练习】燃料电池是燃料(如CO,H2,CH4等)跟氧气(或空气)起反应将化学能转变为电能的装置,电解质溶液是稀硫酸溶液,在甲烷燃料电池中:负极反应式为,正极反应式为:。
(二)、电解池中电极反应式的书写1、首先看阳极材料,若阳极是活泼电极(金属活动顺序表Ag以前的金属,金属活动顺序由强到弱:钾〉钙〉钠〉镁〉铝〉铍〉锰〉锌〉铁〉钴〉镍〉锡〉铅〉(氢)〉铜〉汞〉银〉铂〉金。
高中化学电解反应知识点总结!一、电解的原理1.电解定义在电流作用下,电解质在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程。
2.能量转化形式电能转化为化学能。
3.电解池(1)构成条件①有与电源相连的两个电极。
②电解质溶液(或熔融盐)。
③形成闭合回路。
(2)电极名称及电极反应式(如图)(3)电子和离子的移动方向特别注意:电解时,在外电路中有电子通过,而在溶液中是依靠离子定向移动形成电流,即电子本身不会通过电解质溶液。
4.分析电解过程的思维程序(1)首先判断阴、阳极,分析阳极材料是惰性电极还是活泼电极。
(2)再分析电解质水溶液的组成,找全离子并分阴、阳两组(不要忘记水溶液中的H+和OH-)。
(3)然后排出阴、阳两极的放电顺序阴极:阳离子放电顺序:Ag+>Fe3+>Cu2+>H+(酸)>Fe2+>Zn2+>H+(水)>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+。
阳极:活泼电极>S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根离子。
(4)分析电极反应,判断电极产物,写出电极反应式,要注意遵循原子守恒和电荷守恒。
(5)最后写出电解反应的总化学方程式或离子方程式。
【注意点】1.做到“三看”,正确书写电极反应式(1)一看电极材料,若是金属(Au、Pt除外)作阳极,金属一定被电解(注Fe生成Fe2+)。
(2)二看介质,介质是否参与电极反应。
(3)三看电解质状态,若是熔融状态,就是金属的电冶炼。
2.规避“三个”失分点(1)书写电解池中电极反应式时,要以实际放电的离子表示,但书写总电解反应方程式时,弱电解质要写成分子式。
(2)要确保两极电子转移数目相同,且应注明条件“电解”。
(3)电解水溶液时,应注意放电顺序中H+、OH-之后的离子一般不参与放电。
2二、电解原理的应用1.电解饱和食盐水(1)电极反应阳极反应式:2Cl--2e-=Cl2↑(氧化反应)阴极反应式:2H++2e-=H2↑(还原反应)(2)总反应方程式2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑离子反应方程式:2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑(3)应用:氯碱工业制烧碱、氯气和氢气。
电解规律【学习目标】1、通过电解装置中离子或者电极的放电顺序,能正确地判断阴极和阳极,分析电解产物;2、进行有关电化学的简单计算。
【要点梳理】要点一、电解时电极产物的判断1.阳极产物的判断。
首先看电极,如果是活性电极(除Au、Pt、石墨以外的材料作电极),则电极材料失电子,电极被溶解,溶液中的阴离子不能失电子。
如果是惰性电极(Pt、Au、石墨),则要再看溶液中阴离子的失电子能力,此时根据阴离子放电顺序加以判断。
阴离子放电顺序:S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根(SO42-、NO3-等)。
2.阴极产物的判断。
直接根据阳离子放电顺序进行判断,阳离子放电顺序:Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+(H+浓度较大时)>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+(H+浓度较小时)>Al3+>Mg2+。
要点诠释:(1)离子的放电顺序主要取决于离子的本性,但还与其他的因素有关(如离子的浓度、溶液的酸碱性等),如在电镀条件下Fe2+、Zn2+的放电顺序在H+之前。
(2)阳离子的放电顺序基本上与金属活动性顺序相反,即越活泼的金属,其阳离子越难结合电子,但需注意:Fe3+氧化性较强,排在Cu2+之前。
要点二、酸、碱、盐溶液电解规律类型电极反应特点实例电解对象电解质浓度pH 电解质溶液复原电解水型阴:2H++2e-=H2↑阳:4OH--4e-=2H2O+O2↑NaOH 水增大增大水H2SO4水增大减小水Na2SO4水增大不变水电解电解质型电解质电离出的阴、阳离子分别在两极放电HCl 电解质减小增大氯化氢CuCl2电解质减小——氯化铜放H2生碱型阴极:H2O放H2生碱阳极:电解质阴离子放电NaCl 电解质和水生成新电解质增大氯化氢放O2生酸型阴极:电解质阳离子放电阳极:H2O放O2生酸CuSO4电解质和水生成新电解质增大氧化铜并分为阴、阳离子两组,然后排出阴、阳离子的放电顺序,写出两极上的电极反应式,根据两极的电极反应式写出反应的总方程式。