原电池电极反应式配平方法
各类原电池与电极反应式汇总
各类原电池与电极反应式汇总原电池中电极反应式的书写电极反应式的书写⼀直以来都是学⽣学习的⼀⼤难点，如何正确书写原电池的电极反应式呢？现总结如下：在书写电极反应式之前，必须先了解原电池的类型，⼤致分为三种：(1)负极参与反应，⽽正极不参与反应，如常见的铜锌原电池；(2)负极、正极均参与反应，如可充电电池铅蓄电池在放电时的过程；(3)负极、正极均不参加反应，如燃料电池。
在书写时⾸先要判断属于何种类型的电池。
⼀般第⼀种原电池负极为较活泼⾦属，正极为较不活泼⾦属（注意结合电解质溶液）或⽯墨，负极和电解质溶液能发⽣⾃发的氧化还原反应。
例：铜锌原电池，应先书写⾃发的氧化还原反应，即总化学⽅程式电池反应：Zn+2H +=Zn 2++H 2↑；然后利⽤负极发⽣氧化反应，正极发⽣还原反应：负极：Zn-Ze -=Zn 2+ 正极：2H ++2e -=H 2↑再对于较复杂的镁铝氢氧化钠溶液组成的电池。
写出总离⼦⽅程式：2Al+2OH -+2H 2O=2AlO 2-+3H 2↑⾸先看负极部分：2Al-6e -→2AlO 2-，可看作Al-3e -=Al 3+； Al 3+再与OH -反应⽣成AlO 2-，即Al 3++4OH -=AlO 2-+2H 2O ，故综合可得负极反应式为：2Al-6e -+8OH -=2AlO 2-+4H 2O再由总式-负极反应式得出正极反应式:6H 2O+6e -=6OH -+3H 2↑[练习]书写Cu 、Fe 与浓HNO 3形成原电池的总反应及电极反应式。
答：总:Cu+4H ++2NO 3-=Cu 2++2NO 2↑+2H 2O负极:Cu-2e -=Cu 2+ 正极:4H ++2NO 3-+3e -=2NO 2↑+2H 2O对于第⼆种题型可充电电池⼀般题⽬会直接告诉总化学⽅程式,⾸先明确放电时是原电池,再利⽤负极发⽣氧化反应,正极发⽣还原反应,列出正、负极发⽣的反应物及产物，然后利⽤电荷守恒、原⼦守恒，补充与电解质有关的离⼦或者物质，写出负极和正极反应⽅程式。
原电池和氧化还原反应
电池的电动势和 r Gm 的关系
( r Gm )T , p zEF
rG m zE F
式中，z是电池的氧化还原反应式中传递的电子数， F是法拉第常数，即1mol电子所带的电量，其值为 96485C· mol 。这是联系热力学和电化学的重要公 式。
-1
原电池反应的标准平衡常数
表示电极电势的能斯特方程
(r Gm )T , p r G (T ) RT ln (aB )T , p
m B
B
zEF zE F RT ln (aB )T , p
B
B
RT B EE ln (aB )T , p zF B
0.059V B EE lg (aB ) T, p z B
罗马数字表示它的氧化态，写成Fe(III)。
氧化还原氧化还原方程式的配平——氧化数法
原则：还原剂氧化数升高数和氧化剂氧化数降低 数相等。 1. 确定反应物和产物的化学式； 2. 找出氧化剂和还原剂，确定它们氧化数的变化 ；
3. 根据氧化数升高及降低的数值的最小公倍数，
写出并配平稀H2SO4介质下KMnO4与NaCl的反应
2KMnO4 +10NaCl+8H 2SO 4 =2MnSO 4 +5Cl2 +K 2SO 4 +5Na 2SO 4 +8H 2 O
氧化还原方程式的配平——离子电子法
原则：还原剂和氧化剂得失电子数目相等。
1. 确定氧化剂、还原剂和相应的产物（离子形式）；
• 氟在化合物中的氧化数为-1。
氧化还原的基本概念——氧化数
例： K2Cr2O7 Fe3O4 Na2S2O3 Cr ----- +6 Fe ----- +8/3 S ------ +2
陌生类氧化还原反应离子方程式的书写
一、陌生氧化还原反应方程式的书写方法1．“四步法”书写陌生氧化还原反应方程式第一步：根据元素化合价的升降判断氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物。
第二步：按“氧化剂＋还原剂＝还原产物＋氧化产物”写出方程式，根据得失电子守恒配平上述四种物质。
注意：不属于“氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物”的物质这一步暂不写在方程式中。
第三步：根据电荷守恒或反应物的酸碱性，在方程式左边或右边补充H+、OH-或H2O等。
第四步：根据质量守恒配平反应方程式。
例:实验室可由软锰矿(主要成分为MnO2)制备KMnO4，方法如下：软锰矿与过量固体KOH和KClO3在高温下反应，生成锰酸钾(K2MnO4)和KCl：用水溶解，滤去残渣，滤液酸化后，K2MnO4转变为MnO2和KMnO4；滤去MnO2沉淀，浓缩溶液，结晶得到深紫色的针状KMnO4晶体。
请回答：(1)软锰矿制备K2MnO4的化学方程式是；(2)KMnO4能与热的经硫酸酸化的Na2C2O4反应，生成Mn2+和CO2，该反应的化学方程式是。
解析：(1)第一步，Mn元素由MnO2中的＋4价升高到K2MnO4中的＋6价，故MnO2是还原剂，K2MnO4是氧化产物。
Cl元素由KClO3中的＋5价降低到KCl中的－1价，故KClO3是氧化剂，KCl是还原产物。
第二步，按“氧化剂＋还原剂＝还原产物＋氧化产物”把化学方程式初步写为：KClO3＋3MnO2 KCl＋3K2MnO4。
由于Cl元素降6价，Mn元素升2价，所以MnO2、K2MnO4的化学计量数均为3。
第三步，由于反应是在碱性条件下进行，且第一步写出的方程式中右边钾元素物质的量多于左边钾元素的物质的量，故在方程式左边反应物中补充KOH，右边生成物中补充H2O：KClO3＋3MnO2＋KOHKCl＋3K2MnO4＋H2O。
第四步，根据K元素守恒，在KOH前面配6；根据H元素守恒在H2O 前面配3。
两边的O元素相等，说明方程式已配平：3MnO2＋6KOH＋KClO3 3K2MnO4＋KCl＋3H2O。
原电池电极反应式的书写
4、以甲烷和氧气组成的燃 料电池，以KOH为电解质， 负极反应式： CH4+10OH－+8e－==CO32－+7H2O ； 正极反应式： O2 +2H2O+4e－===4OH－ ； 总反应式： CH4 + 2KOH + 2O2 === K2CO3 + 3H2O ；
具体书写方法：
第一步：写出电池总反应式
燃料电池的总反应与燃料的燃烧反应一致，若产物 能和电解质反应则总反应为加合后的反应。如氢 氧燃料电池的总反应为：2H2+O2=2H2O；甲烷燃料 电池（电解质溶液为NaOH溶液）的反应为： CH4+2O2=CO2+2H2O ① CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O ② ①式+②式得燃料电池总反应为： CH4+2O2+2NaOH=Na2CO3+3H2O
第二步：写出电池的正极反应式
根据燃料电池的特点，一般在正极上发生还原反应的 物质都是O2，随着电解质溶液的不同，其电极反应 有所不同，其实，我们只要熟记以下四种情况：
（1）酸性电解质溶液环境下电极反应式：O2+4H++4e- =2H2O （2）碱性电解质溶液环境下电极反应式： O2+2H2O+4e-=4OH（3）固体电解质（高温下能传导O2-）环境下电极反应式： O2+4e- =2O2（4）熔融碳酸盐（如：熔融K2CO3）环境下电极反应式： O2+2CO2+4e－＝2CO32-。
电极反应式的书写方法
电解池的设计
电解池的组成
电解池由电源、电极、电解质溶 液和外电路组成，电极材料和电 解质溶液的选择对电解效果有重
要影响。
书写电极反应式
根据电解原理，确定阴阳极的氧化 还原物质，写出电极反应式，并注 意电子转移数和电荷守恒。
判断阴阳极
根据电解原理中氧化还原反应的方 向，判断阴阳极，阳极发生氧化反 应，阴极发生还原反应。
利用总反应式书写电极反应式
总结词
根据总反应式中各物质在电极上的转化关系，写总反应式中各物质在电极上的转化关系，写出相应的电极反应式。例如， 在碱性条件下，氢气和氧气发生电化学反应生成水，总反应式为：2H2 + O2 + 4OH- → 4H2O，根据转 化关系可以写出阳极反应式：4OH- - 4e- → 2H2O + O2。
利用离子方程式书写电极反应式
总结词
将离子方程式中的离子转化为相应的电极反应式。
详细描述
在书写电极反应式时，可以根据离子方程式的书写规则，将离子方程式中的离子转化为 相应的电极反应式。例如，在酸性条件下，铁离子和氢氧根离子发生电化学反应生成亚 铁离子和水，离子方程式为：Fe3+ + 3OH- → Fe(OH)3，可以写出相应的电极反应式：
总反应式为
03
$2NaCl + 2H_{2}O = 2NaOH + Cl_{2} uparrow + H_{2}
uparrow$。
氢氧燃料电池
01
正极发生还原反应，电极反应式为
$O_{2} + 4e^{-} + 4H^{+} = 2H_{2}O$。
02
负极发生氧化反应，电极反应式为
$H_{2} - 2e^{-} = 2H^{+}$。
配平氧化还原方程式的方法
配平氧化还原方程式的方法有多种，常用的方法包括化合价升降法、奇数偶配法、整体配平法、零价法和平均化合价法等。
1. 化合价升降法：通过分析反应中各元素的化合价变化，确定氧化剂和还原剂的化学计量数，使得化合价升高的总和等于化合价降低的总和。
2. 奇数偶配法：适用于反应物或生成物中有单质参与的反应，通常先配平单质一侧的元素，再根据需要调整其他物质的系数。
3. 整体配平法：当反应中某一侧的化合物比较复杂时，可以将它们作为一个整体来考虑，先配平简单的一侧，然后再配平整体。
4. 零价法：特别适用于含有单质的反应，将所有元素的化合价都看作是从零开始变化，从而简化配平过程。
5. 平均化合价法：在处理变价元素的平均化合价时，可以先计算出变价元素的平均化合价，然后根据平均化合价来配平方程式。
6. 待定系数法：基于原子个数守恒的原则，设定某些反应物的系数为未知数，然后通过解方程组来确定这些未知数的值。
7. 1·x法：这是一种较为现代的配平方法，通过设置一个未知数x，然后根据氧化还原反应中的电子转移数目来求解x的值，最终得到所有反应物和生成物的系数。
8. 原电池配平法：这种方法适用于电化学方程式的配平，通过考虑电极反应中的电子转移来配平方程式。
在实际操作中，可能需要根据具体的氧化还原反应选择合适的配平方法。
有时候，
一个反应可能需要使用多种方法结合来完成配平。
此外，配平时还应遵循原子守恒的原则，确保反应物和生成物两边的原子种类和数量相同。
41原电池和电极电势
(2) 凡是两相界面，均用“│” 表示，连接两种溶液的盐 桥用“‖”或“┇┇”表示。
(3) 气体或溶液中同种金属不同价态离子不能直接构成电 极，必须依附在石墨或惰性金属（如Pt）做成的极板 上。此时，应注明惰性金属的种类。 例如： H+(c)│ H2(p2) │ Pt
例题
已知某原电池电动势为0.65V，电池反应为 Hg22+(aq) + H2(g) = 2Hg(l) + 2H+(aq)，试问：生成0.5molH2时，电池 所作的最大电功是多少?
答案： 因为 Wmax = -nFE 可以从半电池反应式中得到n 的数值
负极反应：H2(g) = 2H+(aq) + 2e 正极反应：Hg22+(aq) + 2e = 2Hg(l) 因为 n = 2 生成1molH2时， Wmax = -2FE 生成0.5molH2时，Wmax = -0.5×2FE
中性→反应物中只能加水， +H2O → 生成物中可出现 H+ 、 OH-
+H2O →
2.氧化还原电对
同一元素化合价不同的物质，可以构成电对，用符号 “氧化态/还原态”表示。
例如：锌电对： Zn2+/Zn
氢电对： H+/H2 锰电对：MnO4-/Mn2+ (不能写为Mn7+/ Mn2+ )
思考题
试写出下列反应的氧化还原电对
第四章 电化学 金属腐蚀
4.1原电池和电极电势
4.1.1 原电池 1 原电池的组成和电极反应 Zn(s)+Cu2+(aq)=Zn2+(aq)+ Cu(s) ΔG θ(298.15K)=-212.55kJ·mol-1
原电池电极反应式的书写 课件 2022-2023学年高一下学期化学人教版(2019)必修第二册
C
Fe
CuSO4
Fe ＋ Cu2+＝Fe2＋＋ Cu 负极(铁)：Fe －2e － = Fe2+ 正极(石墨)：Cu2++2e－=Cu
Cu
Ag
AgNO3
Cu + 2Ag+ = Cu2+ + 2Ag 负极(铜)：Cu - 2e- = Cu2+ 正极(银)：2Ag+ + 2e- = 2Ag
Mg AlCu FeFra bibliotekAl Cu
Fe Cu
H2SO4
NaOH
浓HNO3
稀HNO3
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归纳
化学电源中电极反应书写的思维模板
①总反应式： 四步法配平离子方程式
陌生的化学电源总反应式会给出。
②负极反应式： （—）还原剂 — ne- = 氧化产物
③正极反应式：
（+）氧化剂 + ne- = 还原产物
栏目导航
(＋) Mg
一步： Al
＝AlO2-
二步： Al－3e－
＝AlO2-
三步： Al－3e－ +4OH-
＝AlO2-
×2 四步： Al +4OH- －3e－ ＝AlO2- + 2H2O ×3 正 极： 2H2O ＋2e－ ＝2OH—＋ H2↑
A
Al (－)
NaOH溶液
总反应： 2Al + 2H2O + 2 OH－ = 2AlO2－ + 3H2↑
水果电池中，水果的作用是什么？
超级柠檬电池
电极材料 铁片、铜片
水果 苹果
铁片、镁条
苹果
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原电池电极反应式的书写一、找出原电池的电池反应
例、有人设计了利用CH
4和O
2
反应，用铂电极在KOH溶液中构成原电池，试
写出该原电池的电极反应式和电池总反应式。
分析：电池内氧化还原反应为：CH
4 + 2O
2
→ CO
2
+ 2 H
2
O
再考虑产物和电解质之间是否反应，这里明显CO
2
和KOH会继续反应：
即CO
2+2OH-=CO
3
2-+H
2
O
所以，此电池的电池反应为：CH
4 + 2O
2
+ 2OH- = CO
3
2- +3 H
2
O
二、分析正负极得失电子的物质及对应产物
如例中，电池反应为CH
4 + 2O
2
+ 2OH- = CO
3
2- +3 H
2
O
负极（CH
4）: 根据电池反应，负极失去电子的物质是CH
4
产物是CO
3
2-和H
2
O
即：负极（CH
4
） CH
4
- e -→CO
3
2- + H
2
O
三、根据元素守恒、电荷守恒配平；单个电极反应式
负极（O
2） CH
4
- e -→CO
3
2- + H
2
O
CH
4变为CO
3
2- C元素化合价从-4到+4,升高了8价,故失8 e -。
CH
4
- 8e -→
CO
32- + H
2
O
从元素的角度，反应前要补充O元素，故要加OH-
得电极反应式CH
4- 8e - +OH-→CO
3
2- + H
2
O
根据电荷守恒完成配平CH
4- 8e - +10OH-→CO
3
2- + 7H
2
O
正极（O
2）：根据电池反应，正极获得电子的物质是O
2
，那么产物是什么呢？
从电池反应式看1mol CH
4消耗2molOH-，但负极1mol CH
4
已经消耗10mol OH-所
以正极要生成OH-
正极（O
2）O
2
+ e –→OH-
正极（O
2）O
2
+ e –→OH- ，O元素从0价变到-2价，故得4e-， O
2
+ 4e –→
OH-
反应前要补充H元素，所以这里反应前加H
2O；O
2
+ 4e –+ H
2
O→OH-根据电荷
守恒配平为O
2 + 4e –+ 2H
2
O→4OH-
四、根据电子守恒完成书写
由于任何一个原电池都应有负极失电子数等于正极得电子数，所以在书写电极反应式的时候，最后应使得负极失电子数和正极得电子数相等。
所以电极反应式为：
负极：（CH
4）：CH
4
- 8e - +10OH- = CO
3
2- + 7H
2
O
正极：（O
2）： 2O
2
+ 8e –+ 4H
2
O = 8OH-
两式相加即为总反应（电池反应）
总反应式：CH
4 + 2O
2
+ 2OH- = CO
3
2- +3 H
2
O 可以用来验证电极反应式的书
写是否正确。
酸碱配平法：
（1）分清溶液的酸碱性：在酸性溶液中，氢离子参加反应，所以未配平的电极反应式中缺少氢离子；同样，碱性溶液中氢氧根离子参加反应，未配平的电极反应式中缺少氢氧根
（2）配平氢氧以外的元素，写对电荷数
（3）酸性溶液中，方程式缺少氢离子的一边，每缺一个氢离子，就加一个氢离子；多氧原子的一边，每多一个氧原子，加2个氢离子，然后在方程式的另一边补一个水
（4）碱性溶液中，方程式缺少氧原子的一边，每缺一个氧原子，加2个氢氧根，然后再方程式的另一边补一个水；多出氢原子的一边，每多出一个氢原子，加1个氢氧根，然后再方程式的另一边补一个水。