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原电池反应一定必须是氧化还原反应么?

【日期:2021-08-12          阅读:23522

原电池反应一定必须是氧化还原反应么?答案是否定的。有几种原电池的电池反应不是氧化还原反应,如:

一、酸碱中和反应

酸碱中和反应:H+(aq)+OH(aq)=H2O(l),可以以H2O2作为“中间产物”,电极可以为酸性溶液中的氢电极、碱性溶液中的氢电极、酸性溶液中的氧电极以及碱性溶液中的氧电极。

1.以H2为中间产物

正极是酸性氢电极(将铂片表面镀上一层多孔的铂黑,放入酸溶液中,以下类似,略),负极是碱性氢电极。电极反应和电池反应如下:

正极: 2H+(aq)+ 2e- = H2(g)

负极: H2(g)+ 2OH(aq) -e- = 2H2O

电池总反应: H+(aq)+ OH(aq) = H2O(l)

由此设计组装的原电池可表示为:PtH2(g)OH(aq)‖H+(aq)H2(g)Pt

2.以O2为中间产物

负极是碱性氧电极,正极是酸性氧电极。电极反应和电池反应如下:

正极: O2(g)+ 4H+(aq) + 4e- = 2H2O

负极: 4OH(aq) -4e- = O2(g) + 2H2O

电池总反应: H+(aq)+ OH(aq) =H2O(l)

由此设计组装的原电池可表示为:PtO2(g)OH(aq)‖H+(aq)O2(g)Pt

二、沉淀反应

如沉淀反应:Ag+(aq)+ Cl(aq) =Ag Cl(s),在设计组装原电池时,可选择金属银作中间产物,正极是氯化银难溶盐电极,负极是金属银电极。电极反应和电池反应如下:

正极: Ag++ e- = Ag

负极: Ag -e- + Cl(aq) = AgCl

电池总反应: Ag+(aq)+ Cl(aq) = AgCl(s)

由此设计组装的原电池可表示为:AgAgClCl(aq)‖Ag+(aq)Ag

三、沉淀转化

如反应:AgCl(s)+ I(aq) = AgI(s)+ Cl(aq),在设计组装原电池时,可选择金属银作中间产物,正极是碘化银难溶盐电极,负极是金属银电极。电极反应和电池反应如下:

正极: AgCl(s)+ e- = Ag + Cl(aq)

负极: Ag -e- + I(aq) = AgI(s)

电池总反应:AgCl(s)+ I(aq) = AgI(s)+ Cl(aq)

由此设计组装的原电池可表示为:AgAgII(aq)‖Cl(aq)AgClAg

四、溶解过程

AgI在水中溶解过程:AgI(s) ⇌ Ag+(aq)+ I(aq),设计组装原电池时,可选择金属银作为中间产物,正极是碘化银难溶盐电极,负极是金属银电极。电极反应和电池反应如下:

正极: AgI +e- = Ag + I(aq)

负极: Ag –e- = Ag+(aq)

电池总反应: AgI(s)  Ag+(aq) + I(aq)

由此设计组装的原电池可表示为:AgAg+(aq)‖I(aq)Ag IAg

从以上分析可以看出原电池对应的具体化学反应,可以是氧化还原反应,也可以是非氧化还原反应,甚至可以是物理变化过程,但是在整个放电反应过程中,还是需要有电子转移的反应才行。设计组装原电池时,可以根据某特定元素找到合适的中间产物,把原电池反应“拆分”为氧化半反应和还原半反应,即可设计组装为原电池。因此,对原电池反应的正确认识——整体反应不一定是氧化还原反应,单个反应(半反应)过程还必须是氧化反应或还原反应。