蓋斯定律在高中原電池中的應用

陳靜

摘 要：原電池的書寫是歷年高考的熱點，中學化學教學的重難點，也是易失分點，因此，有效地掌握此題型的解題思路是關鍵。

關鍵詞：反應式；書寫思路；書寫方法

一、原電池的反應式書寫思路

1.原電池電極判斷規(guī)律：負極→氧化→失e-，正極→還原→得e-，簡記為“負氧正還”.

2.原電池電極反應式書寫規(guī)律：寫出總電極反應式→據(jù)“負氧正還”先寫較容易的一極反應式→考慮與電解質(zhì)溶液的離子共存問題→得失e-守恒結合蓋斯定律得出另一電極式.

二、原電池電極反應式常見書寫方法

1.原電池電極反應式書寫規(guī)律在非燃料電池中的應用：

例1：寫出該電池中的正負極電極反應式和總反應式.

解析：①先據(jù)題意寫出電池的總電極反應式：2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑；

②據(jù)“負氧正還”判斷出正負極反應物質(zhì)，先寫較容易的一極反應式，未考慮離子共存前的負極反應式：

2Al-6e-=2Al3+；

Al3+與電解質(zhì)溶液NaOH不能離子共存：2Al3++8OH-=2AlO2-+4H2O；

所以，考慮離子共存后的正極反應式：2Al+8OH--6e-=2AlO2-+4H2O；

③得失e-守恒結合蓋斯定律寫出另一極反應式：

（注意：在運用蓋斯定律求解電極式時必須要遵循電極物質(zhì)得失電子守恒。）

練習1：已知鉛蓄電池工作時的總反應為：PbO2+Pb+2H2SO4=2PbSO4+2H2O，已知PbSO4是難溶電解質(zhì)，根據(jù)上述情況寫出其兩電極反應式.

解析：①先據(jù)題意分析電池的總電極反應式：PbO2+Pb+2H2SO4=2PbSO4+2H2O，據(jù)“負氧正還”判斷出正負極反應物質(zhì)，先寫較容易的一極反應式，未考慮離子共存前的負極反應式：

Pb-2e-=Pb2+，Pb2+與電解質(zhì)溶液SO42-不能離子共存.

Pb+SO2-4=PbSO4↓；所以，考慮離子共存后的正極反應式：Pb-2e-+SO4=PbSO4↓；再結合蓋斯定律寫出另一極反應式：

2.原電池電極反應式書寫規(guī)律在燃料電池中的應用：

（1）氫氧燃料電池

例2總電極反應式：2H2+O2=2H2O；現(xiàn)在考慮電解質(zhì)溶液可造成的離子共存問題：

①若為電解質(zhì)溶液中性：此時不用考慮離子共存，則無論先寫那極均可，不需要用蓋斯定律。

負極：2H2-4e-=4H+，正：O2+4e—+2H2O=4OH-.

②若電解質(zhì)溶液為酸性：先寫出較容易的負極：2H2-4e-=4H+，分析負極產(chǎn)生的H+與電解質(zhì)溶液不存在離子共存問題，所以直接用蓋斯定律可求出另一極反應式：

總：2H2+O2=2H2O

負：2H2-4e-=4H+

正：O2+4e-+4H+=2H2O

③若電解質(zhì)溶液為堿性：先寫出較容易的負極：2H2-4e-=4H+，再分析與電解質(zhì)溶液的離子共存后的負極反應式應為：2H2-4e-+4OH-=4H2O，再遵循得失e-守恒和蓋斯定律寫出另一極反應式：

（2）改變?nèi)剂?/p>

把上述氫氧燃料電池的氫換成CH4，電解質(zhì)溶液為堿性.

解析：由題知總電極反應式為：CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O；先寫出較容易的正極：2O2+4H2O+8e-=8OH-，分析負極產(chǎn)生的OH-與電解質(zhì)溶液不存在離子共存問題，所以直接用蓋斯定律可求出另一極反應式：

由此，我們還總結出較易的電極反應式一般是能產(chǎn)生與電解質(zhì)溶液共存的離子的一極.對非燃料電池一般先分析其負極反應式。對于燃料電池，特別是有機燃料電池，其e-得失由O2突破，且一般先分析有O2參與的較容易的正極反應式.練習2試寫出以葡萄糖為燃料的微生物燃料電池在正負極電極反應式和總反應式，且該電池兩極間有只準離子通過的離子交換膜.解析：由題知該微生物燃料電池的總總電極反應式：C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O，據(jù)“負氧正還”判斷出正負極反應物質(zhì)，先寫出有O2參與的較容易的正極反應式：6O2+24e-+24H+=12H2O，再用蓋斯定律可求出另一極反應式：