化学自习室移动版

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；2、4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、2、3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： 

HCHO ＋ O₂ → CO₂ ＋ H₂O

氧化反应：HCHO－6e^-→CO₂＋H⁺

还原反应：O₂＋4e^-→O^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

 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^-→O^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

NaOH溶液中主要有OH^-、H₂O、Na⁺，上述微粒中CO₂、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^-→CO₃^2－＋5H₂O

正极：O₂＋4e^-＋ 2H₂O→4OH^-

三、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(ZrO₂)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^- = O^2-

D. 通入丁烷的一极是正极，电极反应为：C₄H₁₀ ＋ 26e^- ＋ 13O₂ = 4CO₂ ＋ 5H₂O

答案：B、C提示：1、电解质是掺杂氧化钇(Y₂O₃)的氧化锆(ZrO₂)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^-→O^2-；C₄H₁₀只能失电子的。