爲什麼當電源兩極爲鐵,銀,電解質爲硫酸銅時,正極是銅離子失電子,而不是銀失電子,銀離子不是氧化性強嗎 總是確定不了正極反
題目:
爲什麼當電源兩極爲鐵,銀,電解質爲硫酸銅時,正極是銅離子失電子,而不是銀失電子,銀離子不是氧化性強嗎 總是確定不了正極反應,怎麼辦,,,正極是金屬和電解質是鹽時,總是確定不了
請老師詳細解答,這裡總弄不明白
解答:
解題思路: 正極是金屬時,根本不會反應,因爲正極需要的是氧化性強的物質得電子。金屬只能失電子,體現還原性。
解題過程:
原電池電極反應式的書寫技巧
對於原電池的初學者,電極反應式的書寫是一大難點,如何較輕鬆的解決這一難點,關鍵是掌握書寫電極反應式的書寫技巧。
根據原電池原理可得:
負極:失電子 發生氧化反應(一般通式:M Mn++ ne-)
正極:得電子 發生還原反應(一般通式:N + me- Nm-)
要把電極反應式準確寫出,最關鍵的是把握准總反應,我們可以通過總反應進一步寫出電極反應式,即通總反應判斷出發生氧化和還原的物質(原電池的條件之一就是自發的發生氧化還原反應),將氧化與還原反應分開,結合反應環境,便可得到兩極反應。
一、原電池電極反應式書寫技巧
1、凡有金屬參與的原電池反應一般較活潑金屬做負極:
如:⑴Mg、Al在酸性(非氧化性酸)環境中構成原電池活潑金屬做負極
解析:在酸性環境中Mg 比 Al活潑,其反應實質爲Mg的析氫蝕:
∴負極:Mg- → Mg2++2e-
正極:2H++2e- → H2↑
總反應式:Mg+2H+=Mg2+H2↑
銅鋅原電池就是這樣的原理。
(2)較活潑金屬不一定做負極,要看哪種金屬自發發生反應:
如:Mg、Al在鹼性環境中構成的原電池,相對不活潑的Al做負極
解析:在鹼性環境中Al 比 Mg活潑,其反實質爲Al與鹼溶液的反應:
2Al+2OH-+6H2O=2AlO2-+3H2↑+4H2O
∴負極:2Al + 8OH-→2[Al(OH)4]- +6e-
正極:6H2O+6e-→ 3H2↑+6OH-
注意:Al-3e-=Al3+,此時Al3+在鹼性環境不能穩定存在,會與OH-(過量)結合轉化爲[Al(OH)4]-。
再如:Fe、Cu常溫下在濃H2SO4、HNO3溶液中構成的原電池也是如此。
2、燃料電池:
(1)關鍵是負極的電極反應式書寫,因爲我們知道,一般的燃料電池大多是可燃性物質與氧氣及電解質溶液共同組成的原電池,雖然可燃性物質與氧氣在不同的電極反應,但其總反應方程式應該是可燃物在氧氣中燃燒。當然由於涉及電解質溶液,所以燃燒產物可能還要與電解質溶液反應,再寫出燃燒產物與電解質溶液反應的方程式,從而得到總反應方程式。這一步對大多數學生而言沒什麼難度。由於在反應中氧氣由0價變爲-2價,得電子,即O2作氧化劑是正極,接下來我們即可寫出正極的電極反應式: ①若此時電解質溶液爲酸性,則反應過程可以理解爲:正極上首先發生: O2+4e-→2O2+由於在酸性環境中大量存在H+ 故O2-會與H+結合成H20,故正極反應式應爲: O2+4e+4H+ → 2H2O ;②當然若電解質爲中性或鹼性時,則正極反應式就應只是O2+4e+2H2O → 4OH_。此時負極的反應式就可以由總電極方程式減去正極的電極方程式得到(注意此時唯一值得注意的是要將方程式中的氧氣抵消掉)。又稱爲加減法書寫電極反應式:如,熔融鹽燃料電池具有高的發電效率,因而受到重視,可用Li2CO3和Na2CO3的熔融鹽混合物作電解質,CO爲陽極染氣,空氣與CO2的混合氣爲陰極助燃氣,製得在650℃下工作的燃料電池。完成有關的電池反應:(2000年理科高考綜合卷26題)陽極電池反應式:2CO+2CO32-→4CO2+4e-陰極反應式________________;總反應式____________________________________。
解析:此題中直接書寫陰極的電極反應較困難,而總反應式的書寫比較容易,在此不妨打破常規,進行逆向思維。先寫出難度較小的總反應式,再根據題給條件的陽極電極反應式書寫陰極反應式。
由於陽極氣和陰極氣反應後生成CO2不和Li2CO3和Na2CO3的熔融鹽混合物反應,所以總反應式就是2CO+02=2CO3-(2CO+2CO32-→4CO2+4e-)就能得到陰極電極反應式:O2+4e-+CO2→CO32-
再如:由甲醇和氧氣以及強鹼作電解質溶液的新型手機電池。
解析:CH3OH+O2→CO2+H2O……①
但:CO2在鹼性環境中不存在,會與OH-反應生成CO32-
CO2+2OH_ =CO32-+H2O……②
故將①、②式進行疊加即爲總反應:
2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O ……③
由於正極反應式爲氧氣得電子的反應:O2+2H2O+4e→4OH_……④ 由於電解質溶液爲鹼性,所以正極的產物不再進一步反應,則負極的反應式爲總反應方程式減去正極的反應式得到:2CH3OH+3O2+4OH_-3O2-6H2O-12e-→2CO32-+6H2O-12OH_ 調整之後得:CH3OH+8OH_ →CO32-+6H2O +6e-
二、跟蹤訓練
1、我國首創以鋁─空氣─海水電池爲能源的新型海水標誌燈。 該燈以海水爲電解質溶液,靠空氣中的氧氣使鋁不斷氧化而產生電流。只要把燈放入海水中數分鐘,就會發出耀眼的白光,其能量比乾電池高20─50倍,請回答:該電源負極材料是____________,正極材料可以用_________;正極反應:_______________________________,負極反應:_____________________________________。
2、如下圖所示,組成一個原電池.
(1)當電解質溶液爲稀硫酸時:
①Fe電極是__________(填「正」或「負」)極,其電極反應爲________________________,該反應是__________(填「氧化」或「還原」)反應;
②Cu電極是__________電極,其電極反應爲______________________,該反應是__________反應.
(2)當電解質溶液爲稀硝酸時:
①Fe電極是_____極,其電極反應爲__________,該反應是_____反應.
②Cu電極是_____極,其電極反應爲__________,該反應是_____反應.
3、某原電池中,電解質溶液爲KOH(aq),分別向負極通入C2H4、C2H2或Al(g),分別向正極通入O2或Cl2.試完成下列問題:
(1)當分別通入C2H4和O2時:
①正極反應:_______________;
②負極反應:_______________;
③電池總反應:________________________;
④溶液pH的變化:__________(填「增大」「減小」或「不變」,下同).
(2)當分別通入C2H2和O2時:
①正極反應:_______________;
②負極反應:_______________;
③電池總反應:_______________;
④溶液pH的變化:_______________.
(3)當分別通入Al(g)和Cl2時:
①正極反應:_______________;
②負極反應:_______________;
③電池總反應:_______________;
④溶液pH的變化:_______________.
參考答案:
1、鋁; 石墨; 2H2O+O2+4e-→4OH-;Al→Al3++3e-。
2、 (1)①負 Fe→Fe2++2e- 氧化
②正 2H++2e-→H2↑ 還原
(2)①負 Fe→Fe3++3e- (或Fe→Fe2++2e-) 氧化
②正 4H++NO+3e-→NO↑+2H2O 還原
3、(1)①3O2+12e-+6H2O→12OH- ②C2H4+16OH-→2CO+10H2O+12e- ③C2H4+3O2+4OH-=2CO+4H2O ④減小
(2)①5O2+20e-+10H2O→20OH- ②2C2H2+28OH-→4CO+16H2O+20e-
③2C2H2+5O2+8OH-=4CO+6H2O ④減小
(3)①3Cl2+6e-→6Cl- ②2Al+6OH-→2Al(OH)3↓+6e-(或2Al+8OH-→2[Al(OH)4]-+6e-) ③3Cl2+2Al+6OH-=2Al(OH)3↓+6Cl-(或3Cl2+2Al+8OH-=6Cl-+[Al(OH)4]-+4H2O) ④減小
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