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请问铁铜浓硝酸原电池电极反应式是什么

2026-01-28 21:00:32 来源:网易 用户:胡东伊 

请问铁铜浓硝酸原电池电极反应式是什么】在化学学习中,原电池的电极反应式是一个重要的知识点,尤其是涉及金属与浓硝酸的反应时,常常容易混淆正负极的反应过程。本文将对“铁铜浓硝酸原电池”的电极反应式进行总结,并以表格形式清晰展示。

一、原电池的基本原理

原电池是通过氧化还原反应将化学能转化为电能的装置。其中,较活泼的金属作为负极(阳极),发生氧化反应;较不活泼的金属或惰性电极作为正极(阴极),发生还原反应。

在铁和铜组成的原电池中,铁的金属活动性高于铜,因此铁为负极,铜为正极。而电解质溶液为浓硝酸,其具有强氧化性,会影响电极反应的方向和产物。

二、铁铜浓硝酸原电池的电极反应

在浓硝酸中,铁会发生钝化现象,但若浓度适中或温度较高时,铁仍可被氧化。而铜则在浓硝酸中可以被氧化为硝酸铜,同时生成二氧化氮等产物。

1. 负极(铁)反应:

铁作为负极,发生氧化反应,生成亚铁离子或铁离子,具体取决于硝酸的浓度和反应条件。通常情况下,在浓硝酸中,铁可能被氧化为Fe³⁺。

Fe → Fe³⁺ + 3e⁻

2. 正极(铜)反应:

铜作为正极,硝酸根离子(NO₃⁻)在酸性条件下被还原,生成二氧化氮(NO₂)或一氧化氮(NO)等产物,具体取决于硝酸的浓度和反应条件。

NO₃⁻ + 4H⁺ + 3e⁻ → NO₂↑ + 2H₂O

或者

NO₃⁻ + 4H⁺ + 3e⁻ → NO↑ + 2H₂O

在浓硝酸中,更倾向于生成NO₂。

三、总反应式

将上述两个半反应相加,得到总反应式:

Fe + 4HNO₃(浓) → Fe(NO₃)₃ + NO₂↑ + 2H₂O

四、电极反应式总结表

电极 反应类型 反应式 说明
负极(Fe) 氧化反应 Fe → Fe³⁺ + 3e⁻ 铁被氧化为Fe³⁺
正极(Cu) 还原反应 NO₃⁻ + 4H⁺ + 3e⁻ → NO₂↑ + 2H₂O 硝酸根被还原为NO₂
总反应 - Fe + 4HNO₃(浓) → Fe(NO₃)₃ + NO₂↑ + 2H₂O 铁与浓硝酸反应生成硝酸铁和二氧化氮

五、注意事项

- 在浓硝酸中,铁可能会发生钝化,导致反应速率降低。

- 实际反应中,生成物可能因硝酸浓度、温度等因素而略有不同。

- 若使用稀硝酸,则铜的还原产物可能为NO,而非NO₂。

如需进一步了解其他金属与硝酸反应的原电池机制,建议结合实验观察与理论分析进行深入探讨。

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