探析原电池的类型及电极反应规律江苏余寿坤一.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41243AleAl;因介质接近中性,故正极反应为36121222OHOeOH。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OH。2.介质为碱性溶液时,电极反应式两边不能出现H。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.ZnOHeZnOHO222B.ZnOHOeZnOH222C.AgOHeAgHO22222D.AgOHOeAgOH22222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H,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OHeHO22442;介质显碱性时,正极反应为OHOeOH22244。例3.将两铂片插入KOH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:____________用心爱心专心122号编辑1_______。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CHOHeCOHO43221087正极:248822OHOeOH总反应的离子方程式为:CHOHOCOHO42322223。同理,通入一氧化碳的电极反应式为:负极:28424322COOHeCOHO正极:OHOeOH22244总反应的化学方程式为:24222232COONaOHNaCOHO。(2)离子晶体电池这类电池的构成是“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YO23的ZrO2晶体,它在高温下能传导O2。回答如下问题:(1)以丁烷(CH410)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(CH410)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)213810410222CHOCOHO;(2)1352262265281022410222OeOCHOeCOHO,从正极移向负极,负极向外电路释放电子。用心爱心专心122号编辑2