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原电池电极反应方程式的书写

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  • 原电池电极反应方程式的书写

     

    原电池与其他的能源相比有许多的优点,如能量转换率高,供能稳定可靠;可制成各种形状大小,不同容量、电压的电池及电池组;使用方便、易于维护,是现代生产、生活、国防中大量使用的一种能源。正是由于这些原因,高考关于原电池的考题频频出现,电极反应方程式的书写更是考查的重点。

    分析近年的高考试题,电极反应方程式的书写主要有两大类型:一是根据题给电池反应方程式书写;二是根据题意文字叙述书写。下面就结合2009年高考试题分别说明这两种情况下电极反应方程式的书写。

    一、根据题给电池反应方程式书写

    107天津卷13 天津是我国研发和生产锂离子电池的重要基地。锂离子电池正极材料是含锂的二氧化钴(LiCoO2),充电时,LiCoO2Li被氧化, Li+迁移并以原子形式嵌入电池负极材料碳(C6)中,以LiC6表示。电池反应为 CoO2+LiC6  LiCoO2+C6 ,下列说法正确的是( 

    A.充电时,电池的负极反应为LiC6-e-=Li++C6

    B.放电时,电池的正极反应为CoO2+Li++e-=LiCoO2

    C.羧酸、醇等含活泼氢的有机物可用作锂离子电池的电解质

    D.锂离子电池的比能量(单位质量释放的能量)低

    解析:可充电电池放电时发生原电池反应,两个电极称为正、负极;充电时发生电解反应,两个电极称阴、阳极。

        充电电池放电时:CoO2+LiC6LiCoO2+C6 B选项就是考查原电池电极反应方程式的书写。   

    首先分析元素化合价的变化(如果化合价确定较难,就要充分利用题给信息)

    根据题意:充电时,LiCoO2Li被氧化,Li+迁移并以原子形式嵌入电池负极材料碳(C6)中,以LiC6表示。可知放电时CoO2+4价的Co变为LiCoO2+3价的CoLiC60 Li变为LiCoO2+1价的Li

    然后根据原电池负极发生氧化反应,正极发生还原反应的规律,写出两个电极的物质变化,但要注意物质的存在形式。如负极物质变化可表示如下:LiC6Li+

    分析化合价的变化,此过程中要失去一个电子,可表示如下:LiC6-e-Li+

    其次检查方程式左右两边电荷是否相等。上式中左右两边各带一个单位的正电荷。若不相等,就要选择合适的离子配平电荷,但这时要特别注意介质的影响。如酸性介质时,常选H+;而碱性介质时,常选OH-.

        最后,还要检查是否符合质量守恒。

    所以,负极的电极反应方程式就表示为:负极   LiC6-e-Li++ C6

    将以上书写电极反应方程式的过程可归纳如下:

    列物质,标得失 (列出电极上的物质变化,根据价态变化标明电子得失)

    选离子,配电荷 (根据介质选择合适的离子,配平电荷,使符合

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