例如:氫-氧燃料電池,在酸性環(huán)境中寫(xiě)出其正極反應(yīng):
解:總反應(yīng)為:2H2 + O2=== 2H2O (1)
負(fù)極:2H2-4e-=== 4H + (2)(1)-(2)得:
正極:O2 + 4H+ + 4e-=== 2H2O
2.電極反應(yīng)分解法。對(duì)于復(fù)雜電極反應(yīng)可由電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)方法分解成幾小步,然后合并寫(xiě)出最終電極反應(yīng)。
例1:CH4和O2在KOH溶液中組成燃料電池,該電池的負(fù)極反應(yīng)式為_(kāi)____。
解析:由于CH4+ O2=== 2H2O+ CO2 ,由化合價(jià)知道CH4為原電池的負(fù)極。
(1)寫(xiě)出電子轉(zhuǎn)移及對(duì)應(yīng)產(chǎn)物
CH4- 8e-→ CO2↑+ H2O
(2)由原子個(gè)數(shù)守恒添加介質(zhì)(介質(zhì)若為堿性,加H2O或OH-:若前面氫多氧少加OH-,若前面氫少氧多加H2O;介質(zhì)若為酸性,加H2O或H + :若前面氫多氧少加H2O,若前面氫少氧多加H +)
CH4- 8e- +OH- →CO2↑+ H2O(3)看介質(zhì)是否與電極產(chǎn)物反應(yīng)CH4- 8e- +OH- →CO32-+ H2O(4)由電荷守恒定律配平電極反應(yīng)(設(shè):OH-前系數(shù)為x:則有 8-x=-2 所以x=10)
CH4- 8e- +10OH- ==CO32-+ 7H2O
例2:(2012年新課標(biāo)卷) (4)與MnO2—Zn電池類似,K2FeO4—Zn也可以組成堿性電池,K2FeO4在電池中作為正極材料,其電極反應(yīng)式為 ,該電池總反應(yīng)的離子方程式為 。
解析1:正極反應(yīng)方程式為:(1)寫(xiě)出電子轉(zhuǎn)移及對(duì)應(yīng)產(chǎn)物
FeO42-+ 3e-==Fe3+
(2)加入介質(zhì)
FeO42-+ 3e-+H2O =Fe3++OH-(3)Fe3+與OH-反應(yīng)生成Fe(OH)3
FeO42-+ 3e-+H2O = Fe(OH)3+OH-
(4)利用電荷守恒定律配平電極反應(yīng)FeO42-+ 3e-+4H2O = Fe(OH)3+5OH-2.電池總反應(yīng)(1)負(fù)極反應(yīng)
Zn-2e-+2OH-= Zn(OH)2
(2)總反應(yīng)等于負(fù)極反應(yīng)加正極反應(yīng)
2FeO42-+3Zn +8H2O =3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4OH-
多么復(fù)雜的原電池也和簡(jiǎn)單原電池的原理是一樣的,通過(guò)對(duì)電極反應(yīng)方程式書(shū)寫(xiě)的分解,揭示其書(shū)寫(xiě)本質(zhì),有助于學(xué)生的理解和記憶。