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再谈二次电池电极反应式的书写

  二次电池又称充电电池或蓄电池,它的工作过程包括放电过程和充电过程,其电极名
称的确立及电极反应式的书写是长期以来困惑广大师生的难点,也是历年来高考的热点 。
2011 年高考新课标全国理综卷又再次作为重点考查了这方面的知识(共有 10 分),笔者
通过二十多年来的高三教学实践和探索,对此种题型的解法有些心得,归纳如下。

 

  一、电极名称的确立

 

  二次电池的放电过程相当于原电池的工作过程,电极叫正、负极,升价(失电子)的物
质作负极,降价(得电子)的物质作正极;它的充电过程相当于电解池的工作过程,电极
叫阴、阳极,升价(失电子或连外电源正极)的物质作阳极,降价(得电子或连外电源负
极)的物质作阴极。

 

  二、电极反应式的书写方法

 

  先根据总化学反应方程式中充电或放电方向物质的化合价升、降数确定该电极反应中的
得、失电子数,然后结合有关电解质溶液,利用电荷守恒定律,确定该电极反应的生成物和
反应物,最后根据元素守恒定律,确立并配平其它物质。

 

  例

1(2011 年高考新课标全国理综卷第 11 题)铁镍蓄电池又称爱迪生电池,放电时的

总反应为:

Fe + Ni2O3 + 3H2OFe(OH)2 + 2Ni(OH)2 

  下列有关该电池的说法不正确的是()

 

  

A.电池的电解液为碱性溶液,正极为 Ni2O3,负极为 Fe 

  

B.电池放电时,负极反应为 Fe + 2OH2e Fe(OH)2 

  

C.电池充电过程中,阴极附近溶液的 pH 降低 

  

D.电池充电时,阳极反应为 2Ni(OH)2 + 2OH2eNi2O3 + 3H2O 

  解析放电过程相当于原电池的工作过程。

 

  (

1)电极名称的确立 

  根据总化学反应方程式从左至右方向的化合价升降情况可判断,

Fe(升价)作负极,

Ni2O3(降价)作正极。 
  (

2)电极反应式的书写 

  正极反应式的书写:

 

  ①先根据总化学反应方程式接从左至右方向由

Ni2O3 的降价数及其还原产物写出:

Ni2O3 + 2e ― 2Ni(OH)2。 
  ②然后根据电荷守恒定律,从理论上分析可能存在两种情况:或在 ①式的左边加上

2

H+,或在①式的右边加上 2 个 OH,但结合题干中总化学反应方程式分析可知,电解质

溶液应为碱性溶液。因此,只有在①式的右边加上

2 个 OH 才能维持电荷守恒,则①式可改

写成:

Ni2O3 + 2e ― 2Ni(OH)2 + 2OH。 

  ③再根据元素守恒定律,确立并配平其它物质,将

“―”改成“”。只有在②式的左边加上

3 个 H2O 才能使氢、氧元素守恒,再检查镍元素已守恒。因此,该正极反应式最终为:
Ni2O3 + 2e + 3H2O2Ni(OH)2 + 2OH。 
  负极反应式的书写:

 

  ①先根据总化学反应方程式从左至右方向由

Fe 的升价数及其氧化产物写出:Fe2e ― 

Fe(OH)2 
  ②然后根据电荷守恒定律,并根据题干中电解质溶液为碱性溶液,只有在①式的左边
加上

2 个 OH 才能维持电荷守恒,则①式可改写成:Fe2e + 2OH ― Fe(OH)2。 

  ③再根据元素守恒定律,确立并配平其它物质,将

“―”改成“”。 检查②式发现各元素均