讲义02 “三步法”秒杀原电池电极反应书写-2021年高考化学二轮专题精品讲义【电化学专题】

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讲义 02 原电池电极反应书写

一、书写技巧(三步法)：以“甲醇——氧气——KOH 溶液”为例

任何一个电极反应一定遵循三个守恒：①得失电子守恒；②电荷守恒；③原子守恒(质量守恒)，接下来我们就按照这三步走来

书写电极反应(切记：按顺序写)

1、得失电子守恒：

负极：CH3OH—6e—— CO 3 2—

(CH3OH 变成 CO 3 2—失去 6个电子，此时左边电荷数为+6，右边电荷数为—2，电荷不守恒)

正极：O2 + 4e——

(O2到底是变成了 OH—还是 H2O，不清楚，但一定是得到 4个电子，此时左边电荷数为—4，右边电荷数为 0，电荷

也不守恒)

2、电荷守恒：电极反应左、右两边的正电荷和负电荷数相等

根据第一步得失、电子守恒，正、负极电荷明显不守恒，接下来要寻找电解质溶液的性质(酸碱性)，本题是 KOH 溶液，为

碱性，平衡电荷应为 OH—

负极：CH3OH—6e- +8 OH —

— CO 3 2—

(左边电荷数为+6，右边电荷数为—2，因此左边配 8个OH—才能满足电荷守恒)

正极：O2 + 4e- + —4 OH —

(左边电荷数为—4，右边电荷数为 0，因此右边配 4个OH—才能满足电荷守恒)

3、原子守恒(质量守恒)：电极反应两边同种原子的原子个数相等

负极：CH3OH—6e- +8OH— ===CO 3 2—+6 H 2O

(负极电荷已经守恒，但原子不守恒，因此右边配 6 H2O)

正极：O2 + 4e- +2 H2O===4OH—

(正极电荷已经守恒，但原子不守恒，因此左边配 2H2O)

常见规律：若为酸性介质，先补 H+，另一边补 H2O；若为碱性介质，先补 OH—，另一边补 H2O

【注意】①该法书写电极是各写各的电极，因此正负极电子数可能不相等，所以最后再用最小公倍数写出总方程式

②碱性溶液反应物、生成物中均无 H+，酸性溶液反应物、生成物中均无 OH-，中性溶液反应物中无 H+ 和OH-—

③水溶液中不能出现 O2-

④有机物中化合价处理方法：“氧—2，氢+1，最后算碳化合价”，并且要注意溶液环境与产物之间的反应，碱性环境

下，C元素最终产物应为 CO 3 2—

二、常见燃料电池的电极反应书写

(1)氢氧燃料电池 (金属铂 Pt 或石墨做电极材料)

① 酸性介质(如H2SO4)，电极反应：负极：；正极：

总反应：

② 碱性介质(如KOH)，电极反应：负极：；正极：

总反应：

(2)甲烷燃料电池

① 酸性介质(如H2SO4)，电极反应：负极：；正极：

总反应：

② 碱性介质(如KOH)，电极反应：负极：；正极：

总反应：

③熔融碳酸盐(如熔融 K2CO3)环境下：负极：；正极：

总反应：

④固体电解质(高温下能传导 O2－)：　负极：；正极：

总反应：

(3)甲醇燃料电池

① 酸性介质(如H2SO4)，电极反应：负极：；正极：

总反应：

② 碱性介质(如KOH)，电极反应：负极：；正极：

总反应：

③熔融碳酸盐(如熔融 K2CO3)环境下：负极：；正极：

总反应：

④固体电解质(高温下能传导 O2－)：　负极：；正极：

总反应：

(4)乙烷燃料电池

① 酸性介质(如H2SO4)，电极反应：负极：；正极：

总反应：

② 碱性介质(如KOH)，电极反应：负极：；正极：

总反应：

③熔融碳酸盐(如熔融 K2CO3)环境下：负极：；正极：

总反应：

④固体电解质(高温下能传导 O2－)：　负极：；正极：

总反应：

(5)丙烷燃料电池

① 酸性介质(如H2SO4)，电极反应：负极：；正极：

总反应：

② 碱性介质(如KOH)，电极反应：负极：；正极：

总反应：

③熔融碳酸盐(如熔融 K2CO3)环境下：负极：；正极：

总反应：

④固体电解质(高温下能传导 O2－)：负极：；正极：

总反应：

(6)乙醇(二甲醚)燃料电池

① 酸性介质(如H2SO4)，电极反应：负极：；正极：

总反应：

② 碱性介质(如KOH)，电极反应：负极：；正极：

总反应：

③熔融碳酸盐(如熔融 K2CO3)环境下：负极：；正极：

总反应：

④固体电解质(高温下能传导 O2－)：　负极：；正极：

(7)CO 燃料电池

① 酸性介质(如H2SO4)，电极反应：负极：；正极：

总反应：

② 碱性介质(如KOH)，电极反应：负极：；正极：

总反应：

③熔融碳酸盐(如熔融 K2CO3)环境下：负极：；正极：

总反应：

④固体电解质(高温下能传导 O2－)：　负极：；正极：

(8)肼燃料电池

① 酸性介质(如H2SO4)，电极反应：负极：；正极：

总反应：

② 碱性介质(如KOH)，电极反应：负极：；正极：

总反应：

三、可充电电池的反应规律(二次电池)：铅蓄电池电池总反应为：Pb (s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq) 2PbSO4(s)＋2H2O(l)

放电电极反应：负极(Pb)： Pb (s)＋SO42—(aq)—2e—PbSO4(s) (氧化反应)

正极(PbO2)： PbO2(s)＋4H+＋SO42—(aq)＋2e PbSO4(s)＋2H2O(l) (还原反应)

充电反应是上述反应的逆过程，则电极反应：

阴极：PbSO4(s)＋2e—Pb(s)＋SO42—(aq) (还原反应)

阳极：PbSO4(s)＋2H2O(l)—2e—PbO2(s)＋4H+＋SO42—(aq) (氧化反应)

规律：①可充电电池有充电和放电两个过程，放电时是原电池反应，充电时是电解池反应

② 放电时的负极反应和充电时的阴极反应、放电时的正极反应和充电时的阳极反应在形式上互逆。将负 (正)极反应式变方

向并将电子移向即得出阴(阳)极反应式

③ 放电总反应和充电总反应在形式上互逆(但不是可逆反应)

④ 二次电池充电时原负极必然要发生还原反应(生成原来消耗的物质)，即作阴极，连接外接电源的负极；同理，原正极连

接电源的正极，作阳极。简记为：负连负，正连正

【练习 1】

1、已知某镍镉电池的电解质溶液为 KOH 溶液，其充、放电按下式进行：Cd＋2NiOOH＋2H2O Cd(OH)2＋2Ni(OH)2。请回

答下列问题：

(1)放电时，负极反应式为____________________________________，正极反应式为_______________________________________

(2)充电时，阴极反应式为____________________________________，阳极反应式为_______________________________________

(3)放电时，K＋向________极迁移，负极的溶液 pH 的变化为________

(4)充电时，镍镉电池的负极应与外接电源的________极相连

2、用吸收 H2后的稀土储氢合金作为电池负极材料(用MH 表示)，NiO(OH)作为电池正极材料，KOH 溶液作为电解质溶液，可制

得高容量、长寿命的镍氢电池。电池充放电时的总反应为：NiO(OH)＋MH Ni(OH)2＋M

电池放电时，负极的电极反应式为_________________________

充电时，阳极反应式为___________________________________

四、几个重要电极反应书写

(1)Al——Mg (NaOH 溶液)：负极：；正极：

总反应：

(2)Al——Cu (稀硝酸)：负极：；正极：

总反应：

(3)Al——Cu (浓硝酸)：负极：；正极：

总反应：

(4)Fe——Si (NaOH 溶液)：负极：；正极：

【课后作业】

1、酸性锌锰干电池是一种一次性电池，外壳为金属锌，中间是碳棒，其周围是由碳粉、 MnO2、ZnCl2和NH4Cl 等组成的糊状填

充物。该电池放电过程产生 MnOOH。回收处理该废电池可得到多种化工原料。该电池的正极反应式为 ________________，电

池反应的离子方程式为______________________________

2、与 MnO2Zn 电池类似，K2FeO4Zn 也可以组成碱性电池，K2FeO4在电池中作为正极材料，其电极反应式为_________________，

该电池总反应的离子方程式为____________________________________

3、二甲醚(CH3OCH3)直接燃料电池具有启动快、效率高等优点，其能量密度高于甲醇直接燃料电池 (5.93 kW·h·kg－1)。若电解质

为酸性，二甲醚直接燃料电池的负极反应为_________________________________

4、钴酸锂电池的正极采用钴酸锂(LiCoO2)，负极采用金属锂和碳的复合材料，该电池充放电时的总反应式：

LiCoO2＋6C Li1－xCoO2＋LixC6，写出放电时负极的电极反应

5、一种以肼(N2H4)为液体燃料的电池装置如图所示。该电池用空气中的氧气作氧化剂，KOH 作电解质。

负极反应式为________________________________，正极反应式为________________________________

6、NOx是汽车尾气中的主要污染物之一。通过 NOx传感器可监测 NOx的含量，其工作原理示意图如下：

(1)Pt 电极上发生的是______反应(填“氧化”或“还原”)

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