用石墨电极怎么写电极反应式( 二 )


特别是燃料电池和一些可充电电池,以及当电极材料参加电解反应的时候就更加困惑,笔者通过十几年的教学经验总结了如下几个方面,希望对大家有所帮助 。一. 电解质溶液酸碱性关系 首先牢记: 酸性介质中,有H+ 或H2O参与或生成,电极反应式中不会出现OH-;碱性介质中,有OH-或H2O参与或生成,电极反应中不会出现H+ 。
例1.写出氢氧燃料电池在酸性和碱性电解质溶液中的电极反应方程式 。解析:其电池反应均为2H2 + O2 = 2H2O,通过氧化还原反应的分析知,不管在什么介质中,在负极一定是氢气失去电子发生氧化反应,在正极一定是氧气得到电子发生还原反应,关键是看相关的什么离子参加电极反应 。
酸性介质中:负极:2H2-4e- = 4H+ 正极:O2 + 4e- + 4H+ = 2H2O 碱性介质中:负极:2H2-4e-+ 4OH- = 4H2O 正极:O2 + 4e-+2H2O = 4OH- (注意进行对比,便于理解和记忆) 二. 电极材料的关系 无论是原电池还是电解池,阳极(或负极)上总是发生氧化反应,阴极(或正极)上总是发生还原反应 。在电极上谁应优先参与放电发生电极反应呢?其实这与一般氧化还原反应直接进行的道理完全一样,也就是看谁的氧化性或还原性最强(考虑对象包括除惰性电极以外的电极材料、电极区内的溶液中离子,甚至氧化物、难溶盐等物质)谁就优先参与电极反应 。
所以,阴极反应就考虑谁最容易得到电子,阳极反应就考虑谁最容易失去电子 。例2.写出用铜作电极电解硫酸铜溶液的电极方程式、总反应方程式;再写出用石墨电极电解硫酸溶液的电极方程式、总反应方程式 。
解析:以铜作电极材料电解时,显然在阳极区铜最容易失去电子,在阴极区以Cu2+得到电子的能力最强 。故有阳极(Cu) Cu-2e-= Cu2+,阴极(Cu) Cu2++2e-=Cu。
二者相加可得总电解方程式得:Cu(粗)=Cu(电解铜),这就是铜的精炼 。石墨是惰性电极,不参与电极反应,仅考虑电解质溶液中离子(包括考虑浓度)的放电顺序 。
阳极(石墨):2H2O -4e- = 4H+ + O2↑ 。阴极(石墨):2Cu2++4e-=2Cu 二者相加得总电解方程式得:(离子方程式)2Cu2+ + 2H2O =2Cu +4H+ + O2↑ (化学方程式)2CuSO4+ 2H2O =2Cu +4H2SO4 + O2↑ 三. 蓄电池的充电与放电关系 可充电电池(蓄电池)放电时相当于原电池,充电时相当于电解池 。
蓄电池放电时的电极反应与其充电时的电极反应也互为可逆(化学)反应 。例3. 高铁电池是一种新型可充电电池,与普通高能电池相比,该电池能长时间保持稳定的放电电压 。
高铁电池的总反应为:3Zn + 2K2FeO4 + 8H2O 3Zn(OH)2 + 2Fe(OH)3 + 4KOH 则放电时正极电极方程式为:__________________;负极方程式为:______________ 。充电时阳极方程式为:________________;阴极方程式为_________________ 。
解析:已知原电池反应,欲写出其电极反应的最直接简便的方法,就是将该原电池反应分解为“氧化”和“还原”两个“半反应” 然后,将这两个“半反应”配平即可:原电池放电时负(阳)极:3Zn +6OH- -6e-= 3Zn(OH)2 正(阴)极: 2K2FeO4 + 8H2O + 6e-= 2Fe(OH)3 + 4KOH +6OH- 你发现了吗?上述正(阴)极反应还可由原电池反应减去负(阳)极反应直接、迅速获得 。搞清楚道理,就能条条道路通罗马 。
充电时相当于电解池,显然电解反应就是该原电池反应的逆反应 。所以电解(充电)时的电极反应也必定就是该原电池电极反应的逆反应,故又可迅速写出电解池的阴(负)极反应为 3Zn(OH)2 + 6e-=3Zn +6OH- ;阳(正)极反应为2Fe(OH)3 + 4KOH +6OH- -6e-=2K2FeO4 + 8H2O (注意:由题知该电池为碱性电池,故电极反应配平时可加OH-、H2O,但不得出现H+ ) 。