将化学反应设计成原电池的一般步骤 如何将化学反应设计为原电池
时间：2018-12-28 03:33:52 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘 要： 本文结合实例，对包含有溶液中离子的氧化还原反应、不包含溶液中离子的氧化还原反应、非氧化还原反应设计成原电池的方法进行分析、讨论，总结出化学反应设计成原电池的一般步骤。
关键词： 化学反应设计成原电池 氧化还原反应 非氧化还原反应 一般步骤
化学反应设计成原电池，实际上是由一个化学反应方程式入手，通过正、负极的设计：负极由氧化半反应给出，正极由还原半反应给出，最后得到一个相应的原电池记载式，该原电池的电池反应与给出的化学反应方程式完全一致，用以表示出原电池是怎样组成的。
原电池的构成离不开电解质溶液和电子的得失，而化学反应多种多样，如：有些电解质溶液中的离子出现在化学反应中，而有些电解质溶液中的离子不出现在化学反应中；有些化学反应有电子的得失，为氧化还原反应，而有些化学反应看不到电子的得失，为非氧化还原反应。因此，学生将化学反应设计成原电池比较困难，其主要问题往往是缺乏化学方程式变形方面的技能。下面，就常出现的几种情况，以及具体的步骤进行分析、讨论。
一、包含有溶液中离子的氧化还原反应
一般选反应中的离子作为原电池的溶液部分。
例1：将反应：Zn+HgSO=ZnSO+2Hg写成电池符号。
反应中参加氧化反应的是Zn，其氧化产物为Zn，
得到氧化半反应：Zn-2e=Zn①
反应中发生还原反应的是HgSO，其还原产物是Hg和SO，
得到还原半反应：HgSO+2e=2Hg+SO②
最后检查氧化半反应①式与还原半反应②式相加的结果是否与原反应方程式完全一致。为了保证一致，也可以用原方程式减去①式，得到②式。
由①式得到负极：Zn|Zn
由②式得到正极：SO|HgSO，Hg|Pt
考虑到Zn和SO可以共存，因此，可以将负极、正极的溶液安排成一个溶液，电池设计成单液电池：Zn|Zn，SO|HgSO，Hg|Pt。
二、不包含溶液中离子的氧化还原反应
反应式本身不含有溶液中的物质，构成原电池时，究竟用什么作溶液部分须依据具体反应来安排。一般可考虑HO，H或HO，OH。
例2：将反应：Hg+PbO=HgO+Pb写成电池符号。
反应中发生氧化反应的是Hg，得到的氧化产物是HgO，考虑到HgO为金属氧化物，只适宜存在于碱性环境中，因此，
得到氧化半反应：Hg+2OH-2e=HgO+HO①
反应中发生还原反应的是PbO，还原产物是Pb，考虑到PbO为金属氧化物，也只适宜存在于碱性环境中，
得到还原半反应：PbO+HO+2e=Pb+2OH②
①式+②式=原反应方程式
由①式得到负极：Pt|Hg，HgO|HO，OH
由②式得到正极：HO，OH|PbO，Pb
构成原电池：Pt|Hg，HgO|HO，OH|PbO，Pb。
例3：将反应：2H+O=2HO写成电池符号。
考虑到H是发生氧化反应的物质，我们可以选其氧化产物H作为原电池的溶液部分，
得到氧化半反应：2H-4e=4H①
反应中发生还原反应的是O，还原产物是HO，
得到还原半反应：4H+O+4e=2HO②
①式+②式=原反应方程式
由①式得到负极：Pt，H|H
由②式得到正极：HO，H|O，Pt
构成原电池：Pt，H|HO，H|O，Pt。
解决此问题也可以用另外一种方法：
考虑到发生氧化反应的物质是H，其氧化产物为HO，
得到氧化半反应：2H+4OH-4e=4HO①
原方程式-①式，
得到还原半反应：O+2HO+4e=4OH②
由①式得到负极：Pt，H|HO，OH
由②式得到正极：HO，OH|O，Pt
构成原电池：Pt，H|HO，OH|O，Pt。
也就是说，反应：2H+O=2HO对应两个原电池，一个是酸液电池，一个是碱液电池。
三、非氧化还原反应的反应
原电池对应的化学反应，可以是氧化还原反应，也可以不是氧化还原反应，只要两极反应是氧化半反应、还原半反应，非氧化还原反应也可以设计成原电池。
例4：将反应AgCl+I=AgI+Cl写成电池符号。
由以上的例子可以看出，设计电池问题，关键在于开始如何设计出第一个半反应式。
考虑到I不能再得电子，
用原方程式中的AgCl设计出一个还原半反应：AgCl+e=Ag+Cl①
原方程式-①式，得I-e=AgI-Ag
移项，得到氧化半反应式：Ag+I-e=AgI②
由②式得到负极：Ag，AgI|I
由①式得到正极：Cl|AgCl，Ag
考虑到I与AgCl不能接触，否则反应AgCl+I=AgI+Cl就会直接进行，这就违背了构成原电池的原则：氧化反应和还原反应必须在不同的空间进行，电子必须通过外电路进行传递。因此原电池应设计为双液电池：Ag，AgI|I‖Cl|AgCl，Ag。
由以上的分析，我们可以总结出由化学反应设计成原电池的一般步骤：
第一步：将原化学反应式分解成两个半反应式，其中一个是氧化半反应，另一个是还原半反应。
1.若原方程式是氧化还原反应，则可根据原方程式中物质得失电子的情况写出还原半反应、氧化半反应。两式中必须各包含至少一种溶液中的离子。
2.若原方程式中没有游离的离子作为构成原电池的溶液部分，则需根据原方程式中的氧化剂或还原剂确定一种合适的离子作为构成原电池的溶液部分，一般选择HO、H或HO、OH。要注意根据原方程式中的物质选择是用酸溶液还是用碱溶液。HO、H、OH出现在半反应式的哪一边还应考虑半反应式的配平。
3.若原方程式不是氧化还原反应，在确定第一个半反应式时，首先一定要注意反应中哪种物质或离子不能再得或失电子，其次要注意同一物质在半反应式中和原方程式中必须出现在同一侧，同时应考虑得到原方程式中右边的产物。
4.两个半反应式相加的结果必须与原方程式完全一致，得失电子数目相同。
第一步是设计原电池的关键步骤。
第二步：由氧化半反应中各物质组成负极，由还原半反应中各物质组成正极。
第三步：由正、负极构成原电池。
（1）若两极所用溶液相同，或两极溶液可以混合，则可组成单液电池。
（2）若两极溶液不能混合，如两种离子之间发生反应，或某一电极中的离子与另一电极中某一物质可能发生化学反应，则应组成双液电池，用盐桥连通内电路。
本文为全文原貌 未安装PDF浏览器用户请先下载安装 原版全文
