1. Principios que se deben seguir por escrito:
Las reacciones de los electrodos de las baterías primarias y las celdas electrolíticas son todas reacciones redox, por lo que la escritura de las ecuaciones de los electrodos debe seguir la conservación de la masa. , electrones y carga. La ecuación de reacción total de la batería se puede obtener sumando las ecuaciones de reacción de los dos electrodos. Cuando se conoce una ecuación de reacción del electrodo, la ecuación de reacción total de la batería se resta de la ecuación de reacción del electrodo para obtener otra ecuación de reacción del electrodo.
2. Cómo escribir la ecuación de reacción electroquímica
1. Juzgar correctamente los dos electrodos y los reactivos del electrodo. La ecuación de reacción del electrodo debe cumplir con la ley de conservación.
El principio de electrólisis es muy utilizado en química. La siguiente imagen es una celda electrolítica, donde A es el electrolito; x e Y son dos placas de electrodos, conectadas a la fuente de alimentación de CC a través de cables. Responda las siguientes preguntas:
(1) Si X e Y son electrodos inertes y A es una solución saturada de NaCl, al comienzo del experimento, deje caer unas gotas de solución de prueba de fenolftaleína en ambos. lados al mismo tiempo.
(1) En la celda electrolítica, la fórmula de reacción del electrodo en el electrodo X es_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
②La fórmula de reacción del electrodo en el electrodo Y es: _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
(2) Si el cobre ampolla se refina mediante electrólisis y el electrolito A es una solución, entonces
( 1 ) El material del El material es _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _, y la fórmula de reacción del electrodo es _ _ _ _ _ _ _ _.
(Nota: No es necesario escribir la reacción del electrodo causada por impurezas)
Imagen: electrodo negativo (izquierda) y electrodo positivo (derecha), X está conectado al negativo electrodo, e Y está conectado al electrodo positivo.
Análisis: Esta pregunta requiere el diseño de dos celdas electrolíticas basadas en el principio de electrólisis. a es el electrolito; x e Y son dos placas de electrodos, conectadas a la fuente de alimentación de CC a través de cables. Derecha (1): la relación de capacidad de descarga del ánodo es fuerte, lo que resulta en: cátodo x polo, la relación de capacidad de descarga de cationes es fuerte, generando electricidad el soluto en la solución es 0, lo que hace que la fenolftaleína se vuelva roja;
Par (2): Tanque de refinación electrolítica, el ánodo Y es un electrodo para disolver cobre extremadamente espeso y descargar; el cátodo x es un electrodo para separación y descarga;
Respuesta: (1)①
Se libera gas y la solución se vuelve roja.
②
Coloque el papel de prueba de almidón y yoduro de potasio húmedo cerca del electrodo Y y el papel de prueba se volverá azul.
(2)①Cobre puro
②Cobre roto
2. Manejar correctamente las reacciones no redox en reacciones electroquímicas.
Ejemplo 2. La reacción de la celda de combustible de hidrógeno y oxígeno de la nave espacial es: Intente escribir la ecuación de reacción del electrodo usando ácido clorhídrico o KOH como solución electrolítica.
Análisis: La reacción redox entre Unión (reacción no redox en solución alcalina (como solución de KOH), debe combinarse con agua y debe combinarse con agua (no oxidación-reducción); reacción).
Respuesta: Cuando se utiliza ácido clorhídrico como solución electrolítica,
Reacción negativa:
Reacción positiva:
Cuando se utiliza solución de KOH como solución electrolítica Cuando .
Ejemplo 3. El permanganato de potasio se produce industrialmente a partir de KOH. El proceso de producción principal se divide en dos pasos. En el primer paso, el sólido que contiene KOH se pulveriza, se mezcla uniformemente, se calienta y se funde en el aire y se continúa agitando para prepararlo; en el segundo paso, se prepara la solución concentrada mediante electrólisis.
(1) es el _ _ _ _ _ _ _ _ agente de esta reacción redox (rellénese "oxidación" o "reducción"), y el que cumple la función de "agitación continua" es _ _ _ _ _ _ _ _ _.
(2) Al electrolizar una solución concentrada, las ecuaciones de los electrodos de los dos polos son_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
Análisis: (2) En solución concentrada, en el cátodo, la capacidad de descarga de cationes es mayor que Hay descarga sin descarga. La respuesta es:
(1) La reducción se agita continuamente para que entre en contacto total en presencia de KOH y se produce la reacción de oxidación-reducción.
(2)
Otro ejemplo es que durante la electrólisis de la solución, la descarga ocurre en una solución ácida y se descarga cuando la concentración es muy pequeña. En las operaciones de galvanización, si se utiliza zinc bruto como ánodo, las piezas a recubrir se utilizan como cátodo y la solución saturada se utiliza como electrolito, se producirá una descarga.
4. Las baterías recargables son el puente entre las baterías primarias y las celdas electrolíticas, y también son un importante campo de pruebas para la electroquímica.
Al escribir la fórmula de reacción del electrodo de una batería recargable, primero debe comprender la batería y los electrodos, es decir, la descarga es la batería primaria y la carga es la reacción de oxidación entre la celda electrolítica; se produce el electrodo negativo de la batería primaria y el ánodo de la celda electrolítica, y la valencia de los elementos correspondientes aumenta; se produce una reacción de reducción entre el ánodo de la batería primaria y el cátodo de la celda electrolítica, y la valencia del elemento correspondiente; disminuye.
Ejemplo 4. Se sabe que la ecuación química general de las baterías de plomo-ácido es:
Reacción positiva durante el proceso de descarga de baterías alcalinas de níquel-cadmio:
Reacción negativa:
Uso de baterías de cobre (después de un período de tiempo (descarga), la resistencia interna aumenta significativamente, pero el voltaje permanece casi sin cambios; cuando el voltaje de las baterías alcalinas recargables de níquel-cadmio cae significativamente en las últimas etapas de uso (descarga), la resistencia interna casi permanece sin cambios. Responda las siguientes preguntas:
(1) La fórmula de reacción negativa de la batería de plomo-ácido cuando se descarga es: _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _; al cargar, el ánodo La fórmula de reacción es _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _.
(2) La ecuación de reacción total al cargar una batería de níquel-cadmio es _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _.
(3) Después de utilizar las dos baterías anteriores durante un período de tiempo, la resistencia interna de una batería aumenta significativamente, mientras que la resistencia interna de la otra batería permanece casi sin cambios. La razón es _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _.
Análisis: (1) A medida que se descarga una batería primaria y se carga una celda electrolítica, el electrodo negativo y el electrodo positivo pierden electrones, y el electrodo positivo y el electrodo negativo ganan electrones, por lo que Pb es el negativo. electrodo y electrodo positivo, y las ecuaciones de reacción del electrodo son:
Ánodo:
Ánodo:
(2) La ecuación de reacción total del alcalino de níquel-cadmio La batería recargable cuando se descarga es la suma de las reacciones de los dos electrodos. La carga es el proceso de descarga.
(3) La resistencia interna está relacionada con el material del electrodo y la concentración del electrolito. Cuando una batería de plomo-ácido se descarga, consume no solo el material del electrodo, sino también el soluto (ácido sulfúrico) en el electrolito, lo que reduce la concentración de iones que se mueven libremente en el electrolito y reduce la conductividad (aumenta la resistencia interna). ). Las baterías de níquel-cadmio solo consumen agua durante su uso y la concentración de iones que se mueven libremente en la solución de electrolito no disminuye (aumenta ligeramente), por lo que la conductividad permanece casi sin cambios.