蓋斯定律在高中原電池中的應(yīng)用

陳靜

摘 要：原電池的書寫是歷年高考的熱點(diǎn)，中學(xué)化學(xué)教學(xué)的重難點(diǎn)，也是易失分點(diǎn)，因此，有效地掌握此題型的解題思路是關(guān)鍵。

關(guān)鍵詞：反應(yīng)式；書寫思路；書寫方法

一、原電池的反應(yīng)式書寫思路

1.原電池電極判斷規(guī)律：負(fù)極→氧化→失e-，正極→還原→得e-，簡(jiǎn)記為“負(fù)氧正還”.

2.原電池電極反應(yīng)式書寫規(guī)律：寫出總電極反應(yīng)式→據(jù)“負(fù)氧正還”先寫較容易的一極反應(yīng)式→考慮與電解質(zhì)溶液的離子共存問(wèn)題→得失e-守恒結(jié)合蓋斯定律得出另一電極式.

二、原電池電極反應(yīng)式常見(jiàn)書寫方法

1.原電池電極反應(yīng)式書寫規(guī)律在非燃料電池中的應(yīng)用：

例1：寫出該電池中的正負(fù)極電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式.

解析：①先據(jù)題意寫出電池的總電極反應(yīng)式：2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑；

②據(jù)“負(fù)氧正還”判斷出正負(fù)極反應(yīng)物質(zhì)，先寫較容易的一極反應(yīng)式，未考慮離子共存前的負(fù)極反應(yīng)式：

2Al-6e-=2Al3+；

Al3+與電解質(zhì)溶液NaOH不能離子共存：2Al3++8OH-=2AlO2-+4H2O；

所以，考慮離子共存后的正極反應(yīng)式：2Al+8OH--6e-=2AlO2-+4H2O；

③得失e-守恒結(jié)合蓋斯定律寫出另一極反應(yīng)式：

（注意：在運(yùn)用蓋斯定律求解電極式時(shí)必須要遵循電極物質(zhì)得失電子守恒。）

練習(xí)1：已知鉛蓄電池工作時(shí)的總反應(yīng)為：PbO2+Pb+2H2SO4=2PbSO4+2H2O，已知PbSO4是難溶電解質(zhì)，根據(jù)上述情況寫出其兩電極反應(yīng)式.

解析：①先據(jù)題意分析電池的總電極反應(yīng)式：PbO2+Pb+2H2SO4=2PbSO4+2H2O，據(jù)“負(fù)氧正還”判斷出正負(fù)極反應(yīng)物質(zhì)，先寫較容易的一極反應(yīng)式，未考慮離子共存前的負(fù)極反應(yīng)式：

Pb-2e-=Pb2+，Pb2+與電解質(zhì)溶液SO42-不能離子共存.

Pb+SO2-4=PbSO4↓；所以，考慮離子共存后的正極反應(yīng)式：Pb-2e-+SO4=PbSO4↓；再結(jié)合蓋斯定律寫出另一極反應(yīng)式：

2.原電池電極反應(yīng)式書寫規(guī)律在燃料電池中的應(yīng)用：

（1）氫氧燃料電池

例2總電極反應(yīng)式：2H2+O2=2H2O；現(xiàn)在考慮電解質(zhì)溶液可造成的離子共存問(wèn)題：

①若為電解質(zhì)溶液中性：此時(shí)不用考慮離子共存，則無(wú)論先寫那極均可，不需要用蓋斯定律。

負(fù)極：2H2-4e-=4H+，正：O2+4e—+2H2O=4OH-.

②若電解質(zhì)溶液為酸性：先寫出較容易的負(fù)極：2H2-4e-=4H+，分析負(fù)極產(chǎn)生的H+與電解質(zhì)溶液不存在離子共存問(wèn)題，所以直接用蓋斯定律可求出另一極反應(yīng)式：

總：2H2+O2=2H2O

負(fù)：2H2-4e-=4H+

正：O2+4e-+4H+=2H2O

③若電解質(zhì)溶液為堿性：先寫出較容易的負(fù)極：2H2-4e-=4H+，再分析與電解質(zhì)溶液的離子共存后的負(fù)極反應(yīng)式應(yīng)為：2H2-4e-+4OH-=4H2O，再遵循得失e-守恒和蓋斯定律寫出另一極反應(yīng)式：

（2）改變?nèi)剂?/p>

把上述氫氧燃料電池的氫換成CH4，電解質(zhì)溶液為堿性.

解析：由題知總電極反應(yīng)式為：CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O；先寫出較容易的正極：2O2+4H2O+8e-=8OH-，分析負(fù)極產(chǎn)生的OH-與電解質(zhì)溶液不存在離子共存問(wèn)題，所以直接用蓋斯定律可求出另一極反應(yīng)式：

由此，我們還總結(jié)出較易的電極反應(yīng)式一般是能產(chǎn)生與電解質(zhì)溶液共存的離子的一極.對(duì)非燃料電池一般先分析其負(fù)極反應(yīng)式。對(duì)于燃料電池，特別是有機(jī)燃料電池，其e-得失由O2突破，且一般先分析有O2參與的較容易的正極反應(yīng)式.練習(xí)2試寫出以葡萄糖為燃料的微生物燃料電池在正負(fù)極電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式，且該電池兩極間有只準(zhǔn)離子通過(guò)的離子交換膜.解析：由題知該微生物燃料電池的總總電極反應(yīng)式：C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O，據(jù)“負(fù)氧正還”判斷出正負(fù)極反應(yīng)物質(zhì)，先寫出有O2參與的較容易的正極反應(yīng)式：6O2+24e-+24H+=12H2O，再用蓋斯定律可求出另一極反應(yīng)式：