高中化学——原电池的类型及电极反应规律

2018年10月24日 浏览:

一、仅有一电极材料参与反应

参与反应的金属电极本身为负极,另一电极往往为正极,负极是参与反应的金属失电子,正极是介质溶液中的粒子得电子(反应一般析氢、吸氧、析Cu、Ag等)。正极反应有如下规律:

1、以酸性较强的溶液为介质溶液时,正极一般发生析氢反应。

2、以接近中性的溶液为介质溶液时,正极一般发生吸氧反应。

3、以碱性溶液为介质溶液时,正极一般也是发生吸氧反应。

4、以含不活泼金属的盐溶液为介质溶液时,正极析出不活泼金属(Cu、Ag等)。

例1、我国首创的以铝-空气-海水电池为能源的新型航标灯,它以海水为电解质溶液,利用空气中的氧使铝不断氧化产生电流,写出这种电池的电极材料和电极反应式。

解析:负极本身参加反应被氧化,正极必须能导电而本身不参加反应。电池负极材料为铝,电池正极材料为石墨等能导电的惰性材料。负极反应为;因介质接近中性,故正极反应为

有是元公智ef0d330e升120c3d4a8966东量的-件慧心学4d41司习广优6aa0途科41f4学网限4c3e软技

二、两电极材料均参与反应(常见于蓄电池或纽扣电池)

两电极材料通常由金属和金属化合物构成,金属作负极,电子得失均由两电极本身发生。在书写电极反应式时,应考虑电解质溶液对电极反应的影响(如生成难溶物、弱电解质等)。

1、介质为酸性溶液时,电极反应式两边不能出现

2、介质为碱性溶液时,电极反应式两边不能出现

例2、电子表和电子计算器中常用一种微型纽扣原电池,它以锌为负极,氧化银为正极,氢氧化钾溶液为电解质溶液,这种电池工作时,正极反应是( )

A、

B、

东量的科41f4学有是78bf网991ca24c-元限4c3e慧心软高途广术技升120c3d4a8966高学4d41e03a9d82件司习公智ef0d330e优6aa0
C、

D、

解析:因正极是氧化银得到电子发生还原反应,该电池的电解质溶液显碱性,故反应式两边不能出现,所以,只能选D。

三、电极材料本身均不参与反应(常见于燃料电池)

两电极均为惰性电极(本身不参与反应,仅作导电载体),负极是还原剂即燃料失电子,正极是氧化剂得电子。在书写电极反应式时,应考虑电解质溶液对电极反应的影响。

(1)电解质溶液电池

这类电池的一般构成是“燃料-电解质溶液-O2”。介质显酸性时,正极反应为;介质显碱性时,正极反应为

例3、将两铂片插入溶液中作为电极,在两极区分别通入甲烷(或氢气、一氧化碳等可燃性气体)和氧气构成燃料电池,则通入甲烷气体的电极是原电池的_______,发生的电极反应是_______________,电池工作时总反应的离子方程式是_____________。通入一氧化碳时的电极反应式为负极:______________,正极:______________,总反应的化学方程式:___________________。

解析:甲烷是还原剂失去电子,应充入原电池的负极,因介质显碱性

故该电极的反应为

学4d41e03a9d82广术元习慧心有是78bf8c33公智ef0d330e限4c3e上528143bd升120c3d4a8966高efe7优6aa0习件ace7学科41f4学8625途网991ca24c-东量的法司习7767软高习430a是2771技

正极:

总反应的离子方程式为:

同理,通入一氧化碳的电极反应式为:

负极:

正极:

总反应的化学方程式为:

(2)离子晶体电池

-东量的法得8d45秀元习的限4c3e上528143bd学4d41e03a9d82途bea38a2ceaba秀有是78bf8c33公智ef0d330e420f网991ca24c软高习430a是2771西优6aa0习司习7767慧心习0d74技广术6a302d8f的科41f4学8625件ace7学9869a66f升120c3d4a8966高efe7 这类电池的构成是“燃料-电解质晶体-O2”,晶体只传导离子,不参加电极反应。书写电极反应时应考虑电解质晶体所传导的离子。

例4、最近有人制造了一种燃料电池,一个电极通入空气,另一个电极通入汽油蒸气,电池的电解质是掺杂了晶体,它在高温下能传导O2-。回答如下问题:

(1)以丁烷(C4H10)代表汽油,这个电池放电时发生反应的化学方程式是_______________。

(2)这个电池的正极发生的反应是_________________,负极发生的反应是________________,固体电解质里O2-的移动方向是__________________,向外电路释放电子的电极是________________。

解析:由于电解质晶体不参加反应,故放电时的反应即为丁烷(C4H10)与氧气的反应。电解质晶体传导的是O2-,则其正、负极反应中应有O2-生成和参加,固体电解质里O2-的移动方向是从正极移向负极,负极丁烷向外电路释放电子。故答案为:

(1);

(2)

从正极移向负极,负极向外电路释放电子。