电极方程式书写.docx
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电极方程式书写.docx
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电极方程式书写
原电池电解池
适用学科
高中化学
适用年级
高三年级
适用区域
全国人教版
课时时长(分钟)
60
知识点
1、了解原电池和电解池的工作原理,能写出电极反应和电池反应方程式。
2、理解金属发生电化学腐蚀的原因,金属腐蚀的危害,防止金属腐蚀的措施。
教学目标
1.了解金属腐蚀及其危害。
2.了解金属电化学腐蚀的原因及反应原理。
3.了解金属防护的一般方法,特别是电化学方程式的书写。
教学重点
原电池原理电解精炼、镀铜、氯碱工业反应原理。
教学难点
电化学知识与生产、生活知识(如金属的腐蚀与防护、铜的电解精炼、氯碱工业)以及新科技知识相结合。
电化学、氧化还原反应、特别是新型电池等联系,考查的知识有一定的综合度。
教学过程
一、课堂导入
二、复习预习
1、回忆上节课学习的内容并进行简单的提问:
原电池、电解池、正负极、阴阳极等的判断;电子的移动阴阳离子的移动。
2、电解池
3、放电顺序:
1、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->I->Br->Cl->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+>>Fe3+>Cu2+>(酸电离出的H+)>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>(水电离出的H+)>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+。
(注:
在水溶液中Al3+、Mg2+、Na+、Ca2+、K+这些活泼金属阳离子不被还原,这些活泼金属的冶炼往往采用电解无水熔融态盐或氧化物而制得)。
1.在原电池和电解池的电极上所发生的反应,同属氧化反应或同属还原反应的是()
A.原电池的正极和电解池的阳极所发生的反应
B.原电池的正极和电解池的阴极所发生的反应
C.原电池的负极和电解池的阳极所发生的反应
D.原电池的负极和电解池的阴极所发生的反应
答案:
B、C
解析:
中学教材中,讲电池的两极是正、负极,讲电解的两极则是阴、阳极。
实际上,负极和阳极是起氧化反应的电极,英文中用同一个词Anode;正极和阴极则是起还原反应的电极,英文中用同一个词Cathode。
同一充电电池中,放电的负极反应是失电子的氧化反应,因而充电时,其逆过程必然是得电子的还原反应(阴极)。
三、知识讲解
1.原电池中电极反应式的书写
a、先确定原电池的正负极,列出反应物,标出电子的得失。
b、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。
c、(熟记)若正极上的反应物质是O2,
电解质溶液为中性、碱性或弱酸性,正极式:
O2+2H2O+4e-=4OH-
电解质溶液为酸性,正极式:
O2+4H++4e-=2H2O
2、电解池中电极反应式的书写
1、看阳极材料,如果阳极是活泼电极(金属活动顺序表Ag以前),是阳极失电子。
注意阳离子与电解质
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。
2、如果阳极是惰性电极(Pt、Au、石墨),电解质溶液中的离子放电,根据离子的放电顺序书写电极反应式。
3、分析电解池中离子、电子流向及电解质溶液成分变化。
四、例题精析
【例题1】
【题干】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。
答案:
负极:
2Zn-4e-=2Zn2+,正极:
O2+4H++4e-=2H2O。
解析:
注重实际,正负极的判断跟氧化还原反应这一章有着很大的联系,通过口诀升失氧、降得还判断;负极是化合价升高、正极化合价降低
【例题2】
【题干】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。
答案:
负极:
CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O。
正极:
O2+2H2O+4e-=4OH-
解析:
正负极的判断跟氧化还原反应这一章有着很大的联系,通过口诀升失氧、降得还判断;负极是化合价升高、正极化合价降低
【例题3】
【题干】Na2FeO4是一种既能杀菌、消毒,又能絮凝净水的水处理剂,其电解制法如下图所示,
请根据图示分析:
Fe电极与电源的极相连,电极式为。
答案:
Fe—6e-+8OH-=FeO42-+4H2O
解析:
铁从零价升到高铁酸钠的+6价化合价升高,可以判断负极,其余就出来了
【例题3】
【题干】熔融状态下,Na单质和FeCl2能组成可充电电池(装置示意图如下),反应原理为:
2Na+FeCl2Fe+2NaCl
放电时,电池的正极反应式为__________________:
充电时,_______(写物质名称)电极接电源的负极;该电池的电解质为______。
答案:
Fe2++2e-=Fe;Na;B-Al2O3固体
解析:
Na:
熔融Z电极FeCl2:
熔融FeG2电极;正负极的判断跟氧化还原反应这一章有着很大的联系,通过口诀升失氧、降得还判断;负极是化合价升高、正极化合价降低
五、课堂运用
【基础】Al-Cu-NaHCO3溶液构成的原电池中,铝电极为极,电极反应为:
答案:
负极Al-3e-+3HCO3-=Al(OH)3↓+3CO2↑,
解析:
正负极的判断跟氧化还原反应这一章有着很大的联系,通过口诀升失氧、降得还判断;负极是化合价升高、正极化合价降低
【巩固】1、下列事实不能用电化学理论解释的是()
A.轮船水线以下的船壳上装一定数量的锌块
B.铝片不用特殊方法保存
C.纯锌与稀硫酸反应时,滴入少量硫酸铜溶液后速率加快
D.镀锌的铁比镀锡的铁耐用
答案:
B
解析:
A选项是通过构成ZnFe原电池,在船壳上加Zn块构成原电池负极,从而保护船体不被腐蚀。
B选项是靠氧化膜保护铝。
C选项Zn+Cu2+====Cu+Zn2+,生成的Cu与Zn在溶液中构成原电池加快反应的速率。
D选项中ZnFe原电池Zn为负极,而FeSn原电池中Fe为负极,故前者Zn被氧化保护了铁。
2.(2010江苏高考,16)碱性电池具有容量大、放电电流大的特点,因而得到广泛应用。
锌锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液,电池总反应式为:
Zn(s)+2MnO2(s)+H2O(l)====Zn(OH)2(s)+Mn2O3(s)
下列说法错误的是()
A.电池工作时,锌失去电子
B.电池正极的电极反应式为2MnO2(s)+H2O(l)+2e-====Mn2O3(s)+2OH-(aq)
C.电池工作时,电子由正极通过外电路流向负极
D.外电路中每通过0.2mol电子,锌的质量理论上减小6.5g
答案:
C
解析:
由所给电池的总反应式可知,电池工作时,每有1molZn参加反应,失去2mol电子,则会有2mol电子从负极Zn开始,流经外电路而流向正极,并在正极发生反应,2MnO2(s)+H2O+2e-====Mn2O3(s)+2OH-(aq),故外电路每通过0.2mol电子,Zn的质量就减轻6.5g。
【拔高】1.我国发射上天的宇宙飞船——“神舟”六号上使用氢氧燃料电池,其电池总反应为:
2H2+O2====2H2O,电解质溶液溶质为KOH,溶剂是水,反应保持在较高温度下进行,使生成的水不断蒸发,经过一定的处理后供宇航员使用,下列关于该电池的说法中正确的是()
A.此电池能发出蓝色火焰
B.工作时电解溶液的pH不断减小
C.H2为正极、O2为负极
D.电池放电时负极反应为:
2H2+4OH--4e-====4H2O,正极反应为:
O2+2H2O+4e-====4OH-
答案:
D
解析:
原电池是将化学能转化为电能的装置。
显然A不正确。
由于电池总反应为:
2H2+O2====2H2O,通H2的极为负极,发生的反应为:
2H2+4OH--4e-====4H2O,通入O2的极为正极,发生反应为:
O2+2H2O+4e-====4OH-。
整个过程中KOH没有消耗,而且生成的水不断蒸发,pH基本保持不变。
2.用惰性电极实现电解,下列说法正确的是()
A.电解稀硫酸溶液,实质上是电解水,故溶液pH不变
B.电解稀氢氧化钠溶液,要消耗OH-,故溶液pH减小
C.电解硫酸钠溶液,在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1∶2
D.电解氯化铜溶液,在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1∶1
答案:
D
解析:
电解稀H2SO4,实质上是电解水,硫酸的物质的量不变,但溶液体积减少,浓度增大,故溶液pH减小,A不正确。
电解稀NaOH溶液,阳极消耗OH-,阴极消耗H+,实质也是电解水,NaOH溶液浓度增大,故溶液的pH增大,B不正确。
电解Na2SO4溶液时,析出H2与O2的物质的量之比为2∶1,C不正确。
电解CuCl2溶液时,Cu和Cl2的物质的量之比为1∶1,D正确。
课堂小结:
无论原电池还是电解池,其反应都是氧化还原反应,应根据氧化还原反应写电极反应式:
1判断:
是原电池还是电解池,电极名称,电极反应类型。
2书写:
熟记粒子放电顺序,满足电荷守恒。
3兼顾:
即注意介质,考虑介质中的微粒是否参与电极反应。
4检验:
即检验电极反应式是否满足质量守恒和电荷守恒。
5无论原电池还是电解池,其反应都是氧化还原反应,应根据氧化还原反应书写电极反应式,一般步骤是:
1判断,②书写,③兼顾,④检验。
①判断:
即准确判断电解池的电极名称和电极反应类型。
判断方法
阳极
阴极
与电源连接方式
与电源正极相连
与电源负极相连
电子流动方向
电子流出
电子流入
离子移动方向
阴离子移向
阳离子移向
反应类型
氧化反应
还原反应
电极现象
溶解或产生有色气体
析出金属或产生氢气
②书写:
即在确认电极材料的基础上,准确书写电极反应式和总反应式。
这是学生感觉最难的地方,要突破这一点,需掌握以下步骤:
记住粒子放电顺序,便可正确书写两极反应物、得失电子状况、产物;书写电极反应式时,要满足电荷守恒,同一个装置的两个电极反应式还要特别注意电子守恒③兼顾:
即注意介质。
考虑介质中的微粒是否参与电极反应。
6④检验:
即检验电极反应式是否满足质量守恒和电荷守恒。
7注意水等弱电解质在反应式中的书写:
H2O在电极反应中可拆成H+、OH-,但总反应中必须写成H2O(类似离子方程式的书写)的形式;电极反应加和起来是否与总反应式相符。
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- 电极 方程式 书写