负极:活泼金属失电子,看阳离子能否在电解液中大量存在。如果金属阳离子不能与电解液中的离子共存,则进行进一步的反应。例:甲烷燃料电池中,电解液为KOH,负极甲烷失8个电子生成CO2和H2O,但CO2不能与OH-共存,要进一步反应生成碳酸根。
正极:①当负极材料能与电解液直接反应时,溶液中的阳离子得电子。例:锌铜原电池中,电解液为HCl,正极H 得电子生成H2。②当负极材料不能与电解液反应时,溶解在电解液中的O2得电子。如果电解液呈酸性,O2 4e- 4H =2H2O;如果电解液呈中性或碱性,O2 4e- 2H2O==4OH-。
特殊情况:Mg-Al-NaOH,极。负极:Al-3e- 4OH-=AlO2- 2H2O;正极:2H2O 2e-=H2↑ 2OH-
Cu-Al-HNO3,Cu作负极。
注意:Fe作负极时,氧化产物是Fe2 而不可能是Fe3 ;肼(N2H4)和NH3的电池反应产物是H2O和N2
无论是总反应,还是电极反应,都必须满足电子守恒、电荷守恒、质量守恒。
pH变化规律
电极周围:消耗OH-(H ),则电极周围溶液的pH减小(增大);反应生成OH-(H ),则电极周围溶液的pH增大(减小)。切记,电极周围只要消耗OH-,PH就减小,不会受“原电池中OH-(阴离子)向负极移动”的影响。
溶液:若总反应的结果是消耗OH-(H ),则溶液的pH减小(增大);若总反应的结果是生成OH-(H ),则溶液的pH增大(减小);若总反应消耗和生成OH-(H )的物质的量相等,则溶液的pH由溶液的酸碱性决定,溶液呈碱性则pH增大,溶液呈酸性则pH减小,溶液呈中性则pH不变。
1.Cu─H2SO4─Zn原电池
正极:2H 2e- →H2↑
负极:Zn-2e- →Zn2
总反应式:Zn 2H →Zn2 H2↑
2.Cu─FeCl3─C原电池
正极:2Fe3 2e- →2Fe2
负极:Cu-2e- →Cu2
总反应式:2Fe3 Cu→2Fe2 Cu2
3.钢铁在潮湿的空气中发生吸氧腐蚀
正极:O2 2H2O 4e- →4OH-
负极:2Fe-4e-→2Fe2
总反应式:2Fe O2 2H2O→2Fe(OH)2
4.氢氧燃料电池(碱性介质)
正极:O2 2H2O 4e- →4OH-
负极:2H2-4e- 4OH- →4H2O
总反应式:2H2 O2→2H2O
5.氢氧燃料电池(酸性介质)
正极:O2 4H 4e-→2H2O
负极:2H2-4e- →4H
总反应式:2H2 O2→2H2O
6.氢氧燃料电池(中性介质)
正极:O2 2H2O 4e- → 4OH-
负极:2H2-4e- →4H
总反应式:2H2 O2→2H2O
7.铅蓄电池(放电)
正极 (PbO2) :PbO2 2e- SO42- 4H →PbSO4 2H2O
负极 (Pb) :Pb-2e- SO42- →PbSO4
总反应式:Pb PbO2 4H 2SO42-=2PbSO4 2H2O
8.Al─NaOH─Mg原电池
正极:6H2O 6e- →3H2↑ 6OH-
负极:2Al-6e- 8OH- →2AlO2- 4H2O
总反应式:2Al 2OH- 2H2O=2AlO2- 3H2↑
9.甲烷燃料电池(碱性介质)
正极:2O2 4H2O 8e- →8OH-
负极:CH4-8e- 10OH- →CO32- 7H2O
总反应式:CH4 2O2 2OH-=CO32- 3H2O
10.熔融碳酸盐燃料电池(Li2CO3和Na2CO3熔融盐作电解液,CO作燃料)
正极:O2 2CO2 4e- →2CO32-(持续补充CO2气体)
负极:2CO 2CO32--4e- →4CO2
总反应式:2CO O2=2CO2
11.银锌纽扣电池(碱性介质)
正极(Ag2O):Ag2O H2O 2e- →2Ag 2OH-
负极(Zn):Zn 2OH--2e- →ZnO H2O
总反应式:Zn Ag2O = ZnO 2Ag
12. 碱性锌锰电池(KOH介质)
正极(MnO2):2MnO2 2H2O 2e- →2MnOOH 2OH-
负极(Zn):Zn 2OH--2e- →Zn(OH)2
总反应式:Zn 2MnO2 2H2O→2MnOOH Zn(OH)2