電化學中一些疑難電極反應式的書寫
2012-04-29 00:00:00李積雙韓明瓊
中學教學參考·理科版 2012年1期
原電池、電解原理及應用統稱電化學。這部分內容理化交融，是高考的熱點，是學生學習的難點。書寫某些電極反應時，學生往往因為分析不到位而感到無從下手。
下面，歸類總結幾種常見的學生易寫錯或書寫時感到困難的電極反應式。
一、貌似“反常”的電極反應
1.原電池反應
（1）寫出Mg、Al、KOH溶液構成的電池反應。
分析：在KOH溶液中，Al“溶解”是還原劑，而Mg是典型金屬，不與堿溶液反應。
負極：2Al-6e-+8OH-2AlO-2+4H2O
正極：6H2O+6e-3H2↑+6OH-
總反應：2Al+2OH-+2H2O2AlO-2+3H2↑
（2）寫出Al、Ag、濃HNO3構成的電池反應。
分析：在濃HNO3中，Al鈍化，Ag“溶解”作還原劑，被氧化。
負極：Ag-e-Ag+
正極：2H++NO-3+e-NO2↑+H2O
總反應：Ag+2H++NO-3Ag++NO2↑+H2O
2.電解反應
工業上將K2MnO4溶液用惰性電極電解制KMnO4，寫出兩電極反應式及總反應式。
分析：該氧化還原反應中，還原劑是K2MnO4，故陽極反應是MnO2-4失電子被氧化，而非OH-。
陽極反應：2MnO2-4-2e-2MnO-4
陰極反應：2H2O+2e-H2↑+2OH-
總電解反應式：2K2MnO4+2H2O電解2KMnO4+H2↑+2KOH
二、有關燃料電池的反應
原理簡析：燃料電池并非燃料（還原劑如H2、CO、CH4、CH3OH等）在氧化劑（如O2、Cl2等）中燃燒（若這樣，則化學能轉變為熱能、光能了），而是直接將化學能轉變為電能。因為在燃料電池中，燃料（還原劑）與氧化劑分別附著在多孔的兩電極（常是惰性電極如C、Pt、Ni等）上，電極插入電解質溶液中，兩電極存在電勢差，電子流動，發生氧化還原反應，產生的化學能轉變為電能，從而構成燃料電池。
書寫燃料電池的電極反應式，要注意放電“環境”。下面舉幾例說明之。
1.H2、O2、KOH溶液構成電池，寫出兩電極及總反應式。
負極：H2-2e-+2OH-2H2O
正極：12O2+2e-+H2O2OH-
總反應：H2+12O2H2O
2.一燃料電池反應為：在酸性溶液中甲醇與氧氣作用生成水和二氧化碳。寫出兩電極及總反應式。
負極：CH3OH-6e-+H2OCO2↑+6H+
正極：32O2+6e-+6H+3H2O
總反應式：CH3OH+32O2CO2↑+2H2O
3.甲烷、空氣、KOH溶液足量，多孔兩碳棒構成燃料電池，寫出其電極反應及總反應式。
負極：CH4-8e-+10OH-CO2-3+7H2O
正極：2O2+8e-+4H2O8OH-
總反應：CH4+2O2+2OH-CO2-3+3H2O
電極反應配平簡析：方程式等號左右兩邊H、O原子守恒，列方程解之。
4.火箭燃料肼(N2H4)與空氣燃料電池是一種堿性環保型電池。寫出放電時兩電極反應及總反應式。
負極：N2H4-4e-+4OH-N2+4H2O
正極：O2+4e-+2H2O4OH-
總反應：N2H4+O2N2+2H2O
三、幾種新型蓄電池（原電池、電解池）反應
1.新型高能鈉、硫電池以熔融的鈉、硫為電極，以導電的陶瓷為固體電解質，該電池放電時為原電池，充電時為電解池，其反應為：2Na+xS放電充電Na2Sx，則：
放電時，負極：2Na-2e-2Na+
正極：xS+2e-S2-x
充電時，陽極：S2-x-2e-xS
陰極：2Na++2e-2Na
2.高能鋰離子電池正極材料是含鋰的二氧化鈷（LiCoO2），充電時LiCoO2中Li被氧化，Li+遷移并以原子形式嵌入電池負極材料碳（C6）中，以LiC6表示。電池反應為：LiCoO2+C6充電放電CoO2+LiC6，則：
放電時，負極：LiC6-e-Li++C6
正極：Li++e-+CoO2LiCoO2
充電時，陽極：LiCoO2-e-Li++CoO2
陰極：Li++e-+C6LiC6
(責任編輯 廖銀燕）
