注重解题程序 、正确书写燃料电池的电极反应式

 

 

引言:在高中原电池一节中,历届学学生在不论在上新课和复习的作业中对电极反应的书写感到很难,尤其是基础差的学生更是无从下手.而且本部分是电化学部分的起始教学、同时也是高二化学教学的一个难点。而电极反应的书写是本部分新出现的化学用语，是研究和交流电化学的重要工具、在09的高考中很多地区的试题都涉及到对电极反应书写的考查呢？根据这一现况笔者认真分析其原因并结合十多年的教学实践总结出一套适合学生实际的方法。   一、电极反应书写常见错误举例及错因分析    1.完成甲烷—硫酸构成的燃料电池的电极反应      1正极：2O₂ 8e^- 4H =4OH^-      2正极：O₂ 8e^- =O^{2-          3正极：2O₂ 8e- 4H₂O=8OH-}      4负极：CH₄-8e^- 2OH^- =CO₂ 6H₂O 5正极：CH₄-8e^- 3OH^- =CO₃^2- 7H 错因分析：在硫酸溶液显酸性，其中有很多H ,那么OH^-、O^2-、 CO₃^2-就不能存在的因此书写电极反应就应关注溶液的酸性；24中还存在质量不守恒电、荷不守恒的问题；5中CO₃^2-与7H 本来就不能共存的，且没有区分开正、负极    2.完成甲烷—氢氧化钠燃料构成的燃料电池的电极反应    1正极：O₂ 8e^- H₂O=8OH^-    2正极：O₂ 8e^- H =H₂O    3负极：CH₄-8e^- OH^- =CO₂ 6H₂O 错因分析：在氢氧化钠溶液显碱性，其中有很多OH^- ，那么H 、O^2-、 CO₂就不能存在的因此书写电极反应就应关注溶液的碱性；1中还存在质量不守恒、23同时存在质量、电荷不守恒的问题。   二、解题程序介绍  例：完成甲醛——氢氧化钠燃料电池的电极反应     1．纯氧化还原反应角度分析：

 0          4   HCHO O₂ → CO₂ H₂O

氧化反应：HCHO-6e→CO₂ H   还原反应：O₂ 4e^-→2O^2-   （暂不考虑电解质的作用、也不必配平只考虑价态变化和得失电子）   2．将负、正极与氧化还原、反应对应起来置换    1理解好原电池的原理熟记下表关系   两极 反应 电子得失 电子流向 化合价变化 正极 还原反应 得电子 电子流入 降低 负极 氧化反应 失电子 电子流出 升高 2借助干电池的正负极建立上述对应关系 负极（氧化反应）：HCHO-6e→CO₂ H 正极（还原反应）：O₂ 4e^-→2O^2-   3.检查修正电极反应：  第一步：分析电解质溶液成分看有哪一些粒子能和上面的电极反应式中的微粒结合

2-   NaOH溶液中主要有OH^-、H₂O、Na ，上述微粒中CO_{2、H 、O^2-依次能和OH^-、OH^-、H2O结合成CO3 、H2O、 H2O}

负极：HCHO-6e^- OH^-→CO₃^2- H₂O 正极：O₂ 4e^- H₂O→2OH^-   第二步:检查电荷是否守恒 负极：HCHO-6e^- 8OH^-→CO₃^2- H₂O 正极：O₂ 4e^- H₂O→4OH^-   第三步:检查质量是否守恒 负极：HCHO-6e^- 8OH^-→CO₃ 5H₂O 正极：O₂ 4e^- 2H₂O→4OH^-   三、教学前瞻性设计    由于本部分知识和氧化还原反应、离子反应有着不可分割的联系所以在进行前两部分教学和习题讲评时就应有意识地进行教学铺垫比如：分析氧化还原反应时将它分为氧化反应部分，还原反应部分；在进行离子方程式教学时进行电荷守恒训练，尤其是对氧化还原型离子方程进行分析时就可结合二都进行强化   四、习题迁移训练  15.（05广东）一种新燃料电池，一极通入空气，另一极通入丁烷气体；电解质是掺杂氧化钇（Y₂O₃）的氧化锆（Z_rO₂）晶体，在熔融状态下能传导O^2-。下列对该燃料说法正确的是（) A. 在熔融电解质中，O^2－由负极移向正极 B. 电池的总反应是：2C₄H₁₀ 13O₂ → 8CO₂ 10H₂O C. 通入空气的一极是正极，电极反应为：O₂ 4e^- = 2O^2- D. 通入丁烷的一极是正极，电极反应为：C₄H₁₀ 26e^- 13O² = 4CO₂ 5H₂O   答案：BC提示：1、电解质是掺杂氧化钇（Y₂O₃）的氧化锆（Z_rO₂）晶体，在熔融状态下能传导O^2-即电解质混合物中的阴离子就是O^2-阳离子就是金属离子；2、O₂ 4e^-→2O^2-；C₄H₁₀只能失电子的。  

 

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