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06 原电池电极反应式书写

原电池电极反应式书写

第一步:找正极,负极

找正极,负极;通过化合价变化推出决定得失的电子 e

至于谁变成谁,题目会告诉你信息。

若题目没有告诉你信息,那么这个物质形成的物质应该是教材上的、或你认识的、或最常见的、最稳定的物质。

  1. 比如题目讲到燃料电池,变价元素是碳 C 元素,在酸性的条件下基本都是变成 CO2,碱性条件下就变成 CO32
  2. 或者题目说可以产生无毒气体,如果变价元素是 N,那么就想到是 N2

第二步:调平电荷

由于原电池的电解质溶液可能有多种不同类型,比如酸性水溶液,就用 H+ 调平电荷,碱性溶液就用 OH 调平电荷。

有时电解质不是水溶液,而是熔融的 CO32 盐,那就要用 CO32 调平电荷。

比如电解质是导电的氧化物,那就用 O2 来调平电荷,有时电解质可能是有机电解质,可能用 Li+ 来调平电荷。

第三步:看 H 补水,看 C 补 C,用 O 检查

看 C 补 C;看 N 补 N。(具体题目具体分析)

甲烷燃料电池

燃料电池中看到 O2,就把它当作正极。因为正极是得电子,是氧化剂。

CH_4 - O_2 燃料电池(酸性水溶液)

CH4 作负极,O2 作正极。

负极:CHA48eA+2HA2O =    COA2+8HA+

正极:OA2+4eA+4HA+ =    2HA2O

总:CHA4+2OA2 =    COA2+2HA2O

CH_4 - O_2 燃料电池(NaOH 水溶液)

负极:CHA48eA+10OHA =    COA3A2+7HA2O

正极:O2+4e+2H2O=   4OH

总:CHA4+2OA2+2OHA =    COA3A2+3HA2O

TIP

O 得电子变成 O2,它在碱性条件下变成 OH

甲醇燃料电池

(1)甲醇作反应物,作为负极。所以 b 是甲醇。

(2)CHA3OH6eA+HA2O =    COA2+6HA+

(3)1.2NA

M(CH3OH)=32g/mol

n(CH3OH)=6.432=0.2mol

1mol 甲醇转移 6mol 电子,

所以 0.2×6=1.2NA

原电池放电时,如何判断正负极?通过正正负负规则。

通过电解质中离子的移动,可以判断正负极。

放电时,电解质中的粒子遵循“正正负负”规则,

即正价离子往正极移动,负价离子往负极移动。

质子交换膜的作用

质子交换膜:只允许 H+ 通过的交换膜。

因为 H+ 只含一个质子,所以质子交换膜的作用就是只允许 H+ 通过的膜。

非水溶液电解质

1

正极,排出 N2,说明通入正极的是空气(空气中含有 O2,N2),O2 被反应掉了。N2 并不是生成的,而是没反应剩余的。

负极:CHA48eA+4COA3A2 =    5COA2+2HA2O

正极:OA2+4eA+2COA2 =    2COA3A2

2

负极:2NOA22eA+2NOA3A =    NA2OA5

正极:OA2+4eA+2NA2OA5 =    4NOA3A

锂离子电池

1

负极:

LieA =    LiA+

xLixeA =    xLiA+

LixCA6xeA =    xLiA++CA6

正极: ==+,因为直接写正极比较难,所以可以采用这种总 - 负的方式。

总: LiA1xCoOA2+LixCA6 =    LiCoOA2+CA6

负极逆反应: xLiA++CA6+xeA =    LixCA6

正: LiA1xCoOA2+xLiA++xeA =    LiCoOA2

锂离子电池的本质

Li 单质作为负极,因为 Li 无法直接插入水中(会和水直接反应),因此我们常常将 Li 单质包裹在石墨棒里,也就是 Li 粒子可以镶嵌在 C6 里,C 围成的空隙里。

记住 C 只导电,不反应。因此看到 LixC6 时要有个概念,它不是化合物,它可视为 Li 单质镶嵌在 C6 所围成的孔隙里,因此负极本质上就是 Lie 失电子变成 Li+

然后整体扩大 x 倍,

xLixeA =    xLiA+

然后镶嵌在 C6

LixCA6xeA =    xLiA++CA6

2

负: xLixeA =    xLiA+

正: +

总: xLi+LiA1xMnA2OA4 =    LiMnA2O

负逆: xLiA++xeA =    xLi

正极: LiA1xMnA2OA4+xeA+xLiA+ =    LiMnA2OA4

例题

题 1

A 错。NO3N2,化合价降低,作氧化剂,发生还原反应。

B 对。

C 错。放电时,电解质“正正负负”,正离子往正极移动。

D 错。有机物 C 不知道化合价,算不出来。

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