已 守 恒 , 无 需 再 确 立 其 它 物 质 和 配 平 。 因 此 , 该 负 极 反 应 式 最 终 为 :
Fe2e +
2OHFe(OH)2。
补充:如已写出一电极反应式,则另一电极反应式也可用总化学反应方程式相减而得
到。如上述已先写出正极反应式为:
Ni2O3 + 2e + 3H2O2Ni(OH)2 + 2OH,则也可以根据
总化学反应方程式减去该正极反应式从而得出负极反应式为
Fe2e + 2OHFe(OH)2。
不过本文意在分析书写的方法和过程,所以暂时不谈减法。
充电过程相当于电解池的工作过程。
(
1)电极名称的确立
根据总化学反应方程式从右至左方向的化合价升降情况可判断,
Ni(OH)2(升价)
作阳极,
Fe(OH)2(降价)作阴极。
(
2)电极反应式的书写
阳极反应式的书写:
①先根据总化学反应方程式从右至左方向
Ni(OH)2 的升价数及其氧化产物写出:
2Ni(OH)22e― Ni2O3。
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:2Ni(OH)22e + 2OH ― Ni2O3。
③再根据元素守恒原理,确立并配平其它物质,将
“―”改成“”。只有在②式的右边加上
3 个 H2O 才能使氢、氧元素守恒,再检查镍元素已守恒。因此,该阳极反应式最终为:
2Ni(OH)22e + 2OHNi2O3 + 3H2O。
阴极反应式的书写:
按上述方法,阴极反应式为:
Fe(OH)2 + 2eFe + 2OH(分析过程略)。
综上所述,
A、B、D 选项正确,C 选项错误,该题应选 C。
补充:同理,如已写出一电极反应式,则另一电极反应式也可用总化学反应方程式相
减而得到。过程略。
三、拓展与深化
如果题干中没有直接告诉总化学反应方程式,则可根据已知条件写出总化学反应方程
式,在写出总化学反应方程式后,应根据题干中有关电解质溶液进行分析。如电解质溶液不
与生成物发生化学反应,则总化学反应方程式不变,应仍按原总化学反应方程式来分析和
书写电极反应式;如电解质溶液可与生成物发生化学反应,则总化学反应方程式会发生改
变,应按改变后的总化学反应方程式来分析和书写电极反应式。
例
2(2011 年高考新课标全国理综卷第 27 题第(5)问)在直接以甲醇为燃料的燃料
电池中,电解质溶液为酸性,则负极的反应式为
_______________、正极的反应式为_______
______________________。
解析以 甲醇 为燃料的 燃料 电池是原电池,先写出 甲醇燃烧 的化学反应方程式:
2CH3OH + 3O2 →2CO2 + 4H2O,然后按照上述方法书写电极反应式。
(
1)负极反应式的书写:
①先根据甲醇燃烧化学反应方程式中
CH3OH 的升价数及其氧化产物写出:CH3OH6e
― CO2。
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
6
个
OH,或在①式的右边加上 6 个 H+。但根据题干中电解质溶液为酸性,只有在①式的右边
加上
6 个 H+才能维持电荷守恒,则①式可改写成:CH3OH6e ― CO2 + 6H+。
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①式的左边加上
1 个 H2O 才能使氢、氧元素守恒,再检查碳元素已守恒。因此,该负极反应式最终为:
CH3OH6e + H2OCO2 + 6H+。