一、電極反應(yīng)書寫常見錯誤舉例及錯因分析
1.完成甲烷—硫酸構(gòu)成的燃料電池的電極反應(yīng)
1正極:2O2+8e- +4H+=4OH-
2正極:O2+8e- =O2-
3正極:2O2+8e- +4H2O=8OH-
4負極:CH4-8e- +2OH- =CO2+6H2O
5正極:CH4-8e- +3OH- =CO32-+7H+
錯因分析:在硫酸溶液顯酸性,其中有很多H+,那么OH-、O2-、 CO32-就不能存在的因此書寫電極反應(yīng)就應(yīng)關(guān)注溶液的酸性;24中還存在質(zhì)量不守恒電、荷不守恒的問題;5中CO32-與7H+本來就不能共存的,且沒有區(qū)分開正、負極
2.完成甲烷—氫氧化鈉燃料構(gòu)成的燃料電池的電極反應(yīng)
1正極:O2+8e- +H2O=8OH-
2正極:O2+8e- +H+=H2O
3負極:CH4-8e- +OH- =CO2+6H2O
錯因分析:在氫氧化鈉溶液顯堿性,其中有很多OH-+ ,那么H+、O2-、 CO2就不能存在的因此書寫電極反應(yīng)就應(yīng)關(guān)注溶液的堿性;1中還存在質(zhì)量不守恒、23同時存在質(zhì)量、電荷不守恒的問題。
二、解題程序介紹
例:完成甲醛——氫氧化鈉燃料電池的電極反應(yīng)
1.純氧化還原反應(yīng)角度分析:
0 +4
HCHO + O2 → CO2 + H2O
氧化反應(yīng):HCHO-6e→CO2+H+
還原反應(yīng):O2+4e-→2O2-
(暫不考慮電解質(zhì)的作用、也不必配平只考慮價態(tài)變化和得失電子)
2.將負、正極與氧化還原、反應(yīng)對應(yīng)起來置換
1理解好原電池的原理熟記下表關(guān)系
兩極 反應(yīng) 電子得失 電子流向 化合價變化
正極 還原反應(yīng) 得電子 電子流入 降低
負極 氧化反應(yīng) 失電子 電子流出 升高
2借助干電池的正負極建立上述對應(yīng)關(guān)系
負極(氧化反應(yīng)):HCHO-6e→CO2+H+
正極(還原反應(yīng)):O2+4e-→2O2-
3.檢查修正電極反應(yīng):
第一步:分析電解質(zhì)溶液成分看有哪一些粒子能和上面的電極反應(yīng)式中的微粒結(jié)合
2-
NaOH溶液中主要有OH-、H2O、Na+,上述微粒中CO2、H+ 、O2-依次能和OH-、OH-、H2O結(jié)合成CO3 、H2O、 H2O
負極:HCHO-6e-+ OH-→CO32-+ H2O
正極:O2+4e-+ H2O→2OH-
第二步:檢查電荷是否守恒
負極:HCHO-6e-+8OH-→CO32-+H2O
正極:O2+4e-+ H2O→4OH-
第三步:檢查質(zhì)量是否守恒
負極:HCHO-6e-+8OH-→CO3+5H2O
正極:O2+4e-+ 2H2O→4OH-
三、教學前瞻性設(shè)計
由于本部分知識和氧化還原反應(yīng)、離子反應(yīng)有著不可分割的聯(lián)系所以在進行前兩部分教學和習題講評時就應(yīng)有意識地進行教學鋪墊比如:分析氧化還原反應(yīng)時將它分為氧化反應(yīng)部分,還原反應(yīng)部分;在進行離子方程式教學時進行電荷守恒訓(xùn)練,尤其是對氧化還原型離子方程進行分析時就可結(jié)合二都進行強化
四、習題遷移訓(xùn)練
15.(05廣東)一種新燃料電池,一極通入空氣,另一極通入丁烷氣體;電解質(zhì)是摻雜氧化釔(Y2O3)的氧化鋯(ZrO2)晶體,在熔融狀態(tài)下能傳導(dǎo)O2-。下列對該燃料說法正確的是()
A. 在熔融電解質(zhì)中,O2-由負極移向正極
B. 電池的總反應(yīng)是:2C4H10 + 13O2 → 8CO2 + 10H2O
C. 通入空氣的一極是正極,電極反應(yīng)為:O2 + 4e- = 2O2-
D. 通入丁烷的一極是正極,電極反應(yīng)為:C4H10 + 26e- + 13O2 = 4CO2 + 5H2O
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