原电池电极反应式的书写
一、 找出原电池的电池反应
例、有人设计了利用CH4和O2反应,用铂电极在KOH溶液中构成原电池,试写出该原电池的电极反应式和电池总反应式。
分析:根据题意:电池内氧化还原反应为:CH4 + 2O2→ CO2 + 2 H2O
再考虑产物和电解质之间是否反应,这里明显CO2和KOH会继续反应:
即CO2+2OH-=CO32-+H2O
所以,此电池的电池反应为:CH4 + 2O2+ 2OH- = CO32- +3 H2O
二、分析正负极得失电子的物质及对应产物
如例中,电池反应为CH4 + 2O2+ 2OH- = CO32- +3 H2O
负极(CH4): 根据电池反应,负极失去电子的物质是CH4 产物是CO32-和H2O
即: 负极(CH4) CH4 - e - →CO32- + H2O
三、根据元素守恒、电荷守恒配平单个电极反应式
负极(O2) CH4 - e - →CO32- + H2O
CH4变为CO32- C元素化合价从-4到+4,升高了8价,故失8 e - 。CH4 - 8e - →CO32- + H2O
从元素的角度,反应前要补充O元素,故要加OH- CH4 - 8e - +OH- →CO32- + H2O
根据电荷守恒完成配平CH4 - 8e - +10OH- →CO32- + 7H2O
正极(O2):根据电池反应,正极获得电子的物质是O2 ,那么产物是什么呢?
从电池反应式看1molCH4消耗2molOH- ,但负极1molCH4已经消耗10molOH- 所以正极要生成OH-
正极(O2)O2 + e –→OH-
正极(O2)O2 + e –→OH- ,O元素从0价变到-2价,故得4e- O2 + 4e –→OH-
反应前要补充H元素,所以这里反应前加H2O:O2 + 4e –+ H2O→OH- 根据电荷守恒配平为O2 + 4e –+ 2H2O→4OH-
四、根据电子守恒完成书写
由于任何一个原电池都应有负极失电子数等于正极得电子数,所以在书写电极反应式的时候,最后应使得负极失电子数和正极得电子数相等。
所以例一中电极反应式为:
负极:(CH4):CH4 - 8e - +10OH- = CO32- + 7H2O
正极:(O2): 2O2 + 8e –+ 4H2O = 8OH-
两式相加即为总反应(电池反应)
总反应式:CH4 + 2O2+ 2OH- = CO32- +3 H2O 可以用来验证电极反应式的书写是否正确。
书写练习:
1、 摩托罗拉公司开发了一种以甲醇为原料,以KOH为电解质的用于手机的可充电的高效燃料电池。充依次电可连续使用一个月,试写出该电池的电极反应式和总反应式。
2、 肼(N2H4)又称联氨,是一种可燃液体,在氧气中完全燃烧生成N2和H2O 高效环保,肼-空气燃料电池是一种碱性电池,电解质是30%KOH溶液,试完成此电池放电的电极反应式。
3、 写出Mg、Al电极分别以HCl和NaOH为电解质溶液的原电池的电极反应式。
4、 写出利用H2和O2燃烧反应,分别以HCl和NaOH为电解质溶液的原电池的电极反应式。
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