第六章氧化一还原反应和电化学 Chapter 6 Oxidation-Reduction Reactions electrochemistry 本章研究另一类化学反应——氧化一还原反应(有电子转移的反应) 56-1氧化一还原反应 Oxidation-Reduction reactions 、氧化数( Oxidation number) 1.氧化数是一个经验值,是一个人为的概念。 2.引入此概念,有以下几方面的应用: (1)判断是否发生氧化——氧化数升高、氧化反应、还原剂 reducing agent ( reductant);氧化数降低、还原反应、氧化剂 oxidizing agent( oxidant) (2)计算氧化——还原当量 (3)配平氧化——还原反应方程式 (4)分类化合物,如Fe(Ⅲ)、Fe();:Cu(I)、Cu(Ⅱ) 引入氧化数,可以在不用详细研究化合物的结构和反应机理的情况下,实现 上述四点 3.怎样确定氧化数 (1)在离子化合物中,元素的氧化数等于离子的正、负电荷数 (2)在共价化合物中,元素的氧化数为两个原子之间共用电子对的偏移数。 a.在非极性键共价分子(单质)中,元素的氧化数为零,如P4、S8、Cl2中P S、Cl的氧化数都为零; b.在极性键共价分子中,元素的氧化数等于原子间共用电子对的偏移数,例如 +1-1+1-1-1+1 100-1 H: F, (3)具体规定: a.单质的氧化数为零,例如P4、S8中P、S的氧化数都为零,因为P一P和S-S 键中共用电子对没有偏移 b.除了在 NaH CaH2、NaBH4、 LIAIH4中氢的氧化数为-1以外,氢的氧化数为 c.所有氟化物中,氟的氧化数为-1 d.氧的氧化数一般为-2,但有许多例外,例如O2(-1/2)、O2(-1)、 O3(-1/3)、O2(+1/2)、OE2(+2)等; 目前元素的最高氧化数达到+8,在OsO4、RuO4中,Os和Ru的氧化数均为 8,其它元素的最高氧化数至多达到其主、副族数。例如:NaCr2O12和CrO5 中,Cr的氧化数为+6,因为这些化合物中有O2(O的氧化数为-1)存在 e.在配合物中,当自由基或原子团作为配体时,其氧化数均看作-1:CH3(-1)
82 第六章 氧化─还原反应和电化学 Chapter 6 Oxidation-Reduction Reactions & Electrochemistry 本章研究另一类化学反应──氧化─ 还原反应（有电子转移的反应） §6-1 氧化─ 还原反应 Oxidation—Reduction Reactions 一、氧化数（Oxidation Number） 1．氧化数是一个经验值，是一个人为的概念。 2．引入此概念，有以下几方面的应用： (1) 判断是否发生氧化──氧化数升高、氧化反应、还原剂 reducing agent (reductant)；氧化数降低、还原反应、氧化剂 oxidizing agent (oxidant)。 (2) 计算氧化──还原当量 (3) 配平氧化──还原反应方程式 (4) 分类化合物，如 Fe ( Ⅲ)、 Fe (Ⅱ)；Cu (Ⅰ)、Cu (Ⅱ)。 引入氧化数，可以在不用详细研究化合物的结构和反应机理的情况下，实现 上述四点。 3．怎样确定氧化数 (1) 在离子化合物中，元素的氧化数等于离子的正、负电荷数。 (2) 在共价化合物中，元素的氧化数为两个原子之间共用电子对的偏移数。 a．在非极性键共价分子（单质）中，元素的氧化数为零，如 P4、S8、Cl2 中 P、 S、Cl 的氧化数都为零； b．在极性键共价分子中，元素的氧化数等于原子间共用电子对的偏移数，例如： 1 1 H :F + − ， 1 1 1 1 (-2) H : O : H + − − + ， 1 1 0 0 1 1 ( 1) H : O : O: H + − − + − ， 1 1 +1 1 (0) H : : F O + − − 。 (3) 具体规定： a．单质的氧化数为零，例如 P4、S8 中 P、S的氧化数都为零，因为 P－P和 S－S 键中共用电子对没有偏移； b．除了在 NaH、CaH2、NaBH4、LiAlH4 中氢的氧化数为−1 以外，氢的氧化数为 +1； c．所有氟化物中，氟的氧化数为−1； d．氧的氧化数一般为−2，但有许多例外，例如 O ( 1/ 2) 2 − − 、 2 O ( 1) 2 − − 、 O ( 1/ 3) 3 − − 、 2 O ( ) 1/ 2 + + 、OF 2) 2 (+ 等； 目前元素的最高氧化数达到+8，在 OsO4、RuO4 中，Os 和 Ru 的氧化数均为 +8，其它元素的最高氧化数至多达到其主、副族数。例如：Na2Cr2O12 和 CrO5 中，Cr 的氧化数为+6，因为这些化合物中有 2 O2 − （O 的氧化数为−1）存在； e．在配合物中，当自由基或原子团作为配体时，其氧化数均看作−1：CH3(−1)
CsH(-1)等,当中性分子作为配体时,若配体中的配位原子提供偶数个电子 如H2O、CO、NH3、C2H4、C6H6等,其氧化数为零,但NO作为配体时,氧化 数为+1,如Cr(NO4,因为NO与CO是等电子体,所以NO作为配体时,可 以看作先给出一个电子到中心体上,然后再提供一对电子占有中心体的空轨 4.氧化数与化合价(化学键)的区别 (1)它们的含义不同:化合价是原子间相互作用力的表示,反映出形成化学键的能 力,而氧化数是人为规定的,当然还是要服从公认的规则。 例如在有机化合物中C原子都呈4价,而在不同化合物中,碳可以有不同氧化数 CHa H3 COH HCOOH HCHO 化合价 4 4 氧化数 -4 (2)所用的数字范围不同:化合价取整数(一般不超过+8或-4),如Fe3O4,Fe的化 合价为+2,+3。氧化数可以取零,分数或整数,如Fe3O4的表观(平均)氧化数 为+8/3,而实际氧化数为+2、+3 (3)表示的符号不同: Pauling建议,氧化数表示为+m、-n;化合价:在离子化合物 中,用m、n表示,在共价化合物中,用罗马字母表示,Fe(Ⅱ)、Fe(I) 二、氧化—一还原当量( Redox equivalent) 1.定义:氧化剂的当量等于氧化剂的分子量或式量除以氧化剂在参与反应中氧化数的降 低值,还原剂的当量等于还原剂的分子量或式量除以还原剂在参与反应中氧化数的升 高值 2.实例:KMnO4 KMnO4157.8/1 FeO 56/2 Moz Fe—>Fe2O356/3 KMnO4 157.8/5 Fe3O43×56/8 160 FeO—>F 3×(8/3) 3.在不同的氧化——还原反应中,同一化合物的氧化当量(或还原当量)也可以不 同,这是由于它们在不同的氧化一还原反应中,氧化数的变化不同所致。 4.若氧化剂(或还原剂)用摩尔质量代入上式,所求的是氧化剂的克当量(或还原剂的 克当量) 5.在任何一个氧化——还原反应中,氧化剂的克当量数必然等于还原剂的克当量数 三、氧化一还原方程式的配平( Balancing oxidation- Reduction equations) 1.氧化数法( The oxidation number method (1)基本依据:在配平的氧化一还原反应方程式中,氧化数的总升高值等于氧化数 的总降低值。 (2)步骤:以P4+HCO3—一HCl+HPO4为例 a.正确书写反应物和生成物的分子式或离子式 b.找出还原剂分子中所有原子的氧化数的总升高值和氧化剂分子中所有原子的氧 化数总降低值,4P:4×(+5-0)=+20,Cl:-1-(+5)=-6
83 C5H5(−1)等，当中性分子作为配体时，若配体中的配位原子提供偶数个电子， 如 H2O、CO、NH3、C2H4、C6H6 等，其氧化数为零，但 NO 作为配体时，氧化 数为+1，如 4 1 Cr ( NO )4 − + ，因为 NO＋与 CO 是等电子体，所以 NO 作为配体时，可 以看作先给出一个电子到中心体上，然后再提供一对电子占有中心体的空轨 道。 4．氧化数与化合价（化学键）的区别 (1) 它们的含义不同：化合价是原子间相互作用力的表示，反映出形成化学键的能 力，而氧化数是人为规定的，当然还是要服从公认的规则。 例如在有机化合物中 C 原子都呈 4 价，而在不同化合物中，碳可以有不同氧化数： CH4 H3COH HCOOH HCHO 化合价 4 4 4 4 氧化数 −4 −2 +2 0 (2) 所用的数字范围不同：化合价取整数（一般不超过+8 或−4），如 Fe3O4，Fe 的化 合价为+2，+3。氧化数可以取零，分数或整数，如 Fe3O4 的表观（平均）氧化数 为+8/3，而实际氧化数为+2、+3。 (3) 表示的符号不同：Pauling 建议，氧化数表示为+m、−n；化合价：在离子化合物 中，用 m+、n−表示，在共价化合物中，用罗马字母表示，Fe (Ⅱ)、Fe (Ⅲ)。 二、氧化── 还原当量（Redox Equivalent） 1．定义：氧化剂的当量等于氧化剂的分子量或式量除以氧化剂在参与反应中氧化数的降 低值，还原剂的当量等于还原剂的分子量或式量除以还原剂在参与反应中氧化数的升 高值。 2．实例：KMnO4 K2MnO4 157.8/1 Fe FeO 56/2 KMnO4 MnO2 157.8/3 Fe Fe2O3 56/3 KMnO4 Mn2+ 157.8/5 Fe Fe3O4 356/8 FeO Fe 56 16 2 + ，Fe2O3 Fe 160 2 3 ，Fe3O4 Fe 232 3 (8/3) 3．在不同的氧化── 还原反应中，同一化合物的氧化当量（或还原当量）也可以不 同，这是由于它们在不同的氧化─ 还原反应中，氧化数的变化不同所致。 4．若氧化剂（或还原剂）用摩尔质量代入上式，所求的是氧化剂的克当量（或还原剂的 克当量）。 5．在任何一个氧化── 还原反应中，氧化剂的克当量数必然等于还原剂的克当量数。 三、氧化─ 还原方程式的配平（Balancing Oxidation-Reduction Equations） 1．氧化数法（The oxidation number method） (1) 基本依据：在配平的氧化 — 还原反应方程式中，氧化数的总升高值等于氧化数 的总降低值。 (2) 步骤：以 P4 + HClO3 HCl + H3PO4 为例 a．正确书写反应物和生成物的分子式或离子式； b．找出还原剂分子中所有原子的氧化数的总升高值和氧化剂分子中所有原子的氧 化数总降低值，4P：4 ( +5 − 0 ) = +20 ， Cl：− 1 − ( +5 ) = −6；
c.根据b中两个数值,找出它们的最小公倍数(60),进而求出氧化剂、还原剂分 子前面的系数(10,3),即3P4+10HCIO3 12H3 PO4 +10HCI: d.用物质不灭定律来检查在反应中不发生氧化数变化的的分子数目,以达到方程 式两边所有原子相等。上式中右边比左边多36个H原子和18个O原子,所 以左边要添加18个H2O分子。 3P4+10HCIO3+18H20 12H3PO4+ 10HCI B: As2S3+HNO3-H3AsO4+ H2SO4+NO 3S:3×[6-(-2)=+24 3AS2S3+28HNO3+4H20-6H3AsO4+9H SO4+ 28NO 2.离子——电子法( The ion-electron (1)基本依据:在离子方程式两边,原子个数与离子电荷数都必须相等 (2)具体步骤:以H+NO3+CuO—Cu2++NO+HO为例 a.先将反应物和产物以离子形式列出(难溶物、弱电解质和气体均以分子式表 b.将反应式分成两个半反应 个是氧化,另一个是还原; Cu2O—Cu -NO c.加一定数目的电子和介质(酸性条件下:H-H2O:碱性条件下:OH H2O),使半反应两边的原子个数和电荷数相等——一这是关键步骤 CuO+2H+—>2Cu2++H2O+2e① NO +4H NO+2H,0-3e d.根据氧化还原反应中得失电子必须相等,将两个半反应乘以相应的系数,合并 成一个配平的离子方程式: 3Cu20+2 NO: + 14H*-6Cu++ 2NO+7H20 (3)实例 CIO, As, S, H, AsO, SO: CI CIo.+ 6H cI+ 3H 0-6 ① oHO- 2H.Aso,+ 3S0,+ 36h+ 28e ①×14+②×3得 14CI0 3AsS. +18HO-14cI +6H.Aso, sO:+ 24H b. CIO+ Cr(Oh) cI+ r0- ClO+HO一 CI+ 20H-2e Cr(oh)+ 40H Cro:+4H. O+ 3e ①×3+②×2得 3CIO 2Cr(OH)4+ 2OH 3C+2Cr04+5H2O *离子一电子法配平的关键: (i)每个半反应两边的电荷数与电子数的代数和相等,原子数相等 (i)正确添加介质:在酸性介质中,去氧加H',添氧加H2O;在碱性介质中,去氧加 H2O,添氧加OH (i)根据弱电解质存在的形式,可以判断离子反应是在酸性还是在碱性介质中进行
84 ×3 c．根据 b 中两个数值，找出它们的最小公倍数(60)，进而求出氧化剂、还原剂分 子前面的系数(10，3)，即 3P4 + 10HClO3 12H3PO4 + 10HCl； d．用物质不灭定律来检查在反应中不发生氧化数变化的的分子数目，以达到方程 式两边所有原子相等。上式中右边比左边多 36 个 H 原子和 18 个 O 原子，所 以左边要添加 18 个 H2O 分子。 3P4 + 10HClO3 + 18H2O 12H3PO4 + 10HCl 例：As2S3 + HNO3 H3AsO4 + H2SO4 + NO 2As：2 ( 5 − 3 ) = + 4 3S：3 [6 − ( − 2 )] = +24 N：2 − 5 = −3 28 3As2S3 + 28HNO3 + 4H2O 6H3AsO4 + 9H2SO4 + 28NO 2．离子── 电子法（The ion-electron method） (1) 基本依据：在离子方程式两边，原子个数与离子电荷数都必须相等。 (2) 具体步骤：以 H+ + NO3 − + Cu2O Cu2+ + NO + H2O 为例 a．先将反应物和产物以离子形式列出（难溶物、弱电解质和气体均以分子式表 示）； b．将反应式分成两个半反应── 一个是氧化，另一个是还原； Cu2O Cu NO3 − NO c．加一定数目的电子和介质（酸性条件下：H+－H2O；碱性条件下：OH―― H2O），使半反应两边的原子个数和电荷数相等── 这是关键步骤； Cu2O + 2H+ 2Cu2+ + H2O + 2e ① NO3 − + 4H+ NO + 2H2O − 3e ② d．根据氧化还原反应中得失电子必须相等，将两个半反应乘以相应的系数，合并 成一个配平的离子方程式： ①×3 + ②×2 得： 3Cu2O + 2 NO3 − + 14H+ 6Cu2+ + 2NO + 7H2O (3) 实例 a． ClO As S 3 2 3 − + 2 H AsO SO Cl 2 4 4 − − − + + ClO 6H 3 − + + Cl 3H O 6e 2 − + − ① As S 20H O 2 3 2 + 2 2 4 4 2H AsO 3SO 36H 28e − − + + + + ② ①×14 + ②×3 得： 3 2 3 2 14ClO 3As S 18H O − + + 2 2 4 4 14Cl 6H AsO 9SO 24H − − − + + + + b． ClO Cr(OH)4 − − + 2 Cl CrO4 − − + ClO H O2 − + Cl 2OH 2e − − + − ① Cr(OH) 4OH 4 − − + 2 CrO 4H O 3e 4 2 − + + ② ①×3 + ②×2 得 4 3ClO 2Cr(OH) 2OH − − − + + 2 4 2 3Cl 2CrO 5H O − − + + *离子 — 电子法配平的关键： (i) 每个半反应两边的电荷数与电子数的代数和相等，原子数相等； (ii) 正确添加介质：在酸性介质中，去氧加 H ＋，添氧加 H2O；在碱性介质中，去氧加 H2O，添氧加 OH－。 (iii) 根据弱电解质存在的形式，可以判断离子反应是在酸性还是在碱性介质中进行。 +28
(4)优点:a.不用计算氧化剂或还原剂的氧化数的变化,b.在配平过程中,不参与 氧化一还原反应的物种自然会配平 当然还有一些其它的配平方法,但这两种方法是最基本的。我们介绍一种有机物的氧 化一还原反应的配平方法 C2H5OH + O CH3 CHO +H0 从C2HsOH CH3CHO,右边比左边少两个氢原子,相当于少一个氧原 子。可看作氧化数变化为2,而O2—>H2O,氧化数变化为4。 2C2HsOH O-2CH3CHO 2H20 CHCH(CH3h COOH +KMnO4+ H2sO4 +(CH3hC=O MnsO4+ K2sO4+ H,o CH2CH( CH3h COOH (CH3)2C=O相比较,前者比后两者少3个 O原子、多两个H原子,相当于少4个O原子,就相当于8个电子,而 SIOCHCHCHh KMn0, + 12H, 50, -O COOH +5(CH32C=O 8MnSO4+ 4K SO4+ 17Ho §6-2电极电势 Electrode potential 、法拉第电解定律( faraday' s Electrolysis laws) 第一个系统研究电解的是美国大化学家Day,而对电解进行定量研究的是他慧眼的学 生和助手 Faraday。Dawy在科学上的功绩固然伟大(发现了金属钠、钾),但是比那些发 现更有价值的是他从书铺的工人中提拔了伟大的科学家法拉第。法拉第在1832年做了电解 实验 1.法拉第第一电解定律:电解时,在电极上产生物质的质量与通过电解池的电量成正比 2.电子数与电荷数的关系:1mol电子为6022×103个电子,1个电子的电量为1602×10-9 库仑,则1mol电子所带的电量为6022×1023×1.602×10-9=96472(C)≌9500(C)=1F 所以电解过程中,对于有nmd电子转移的反应,消耗的电量为Q=/(安培)t(秒)=mF 3.法拉第第二电解定律:每通过96500库仑的电量(精确值为96487库仑),就有1个 克当量的任何离子淀积到电极上。例如 Cathode reactionsCharge(@)electrolysis Charge Electrolysis Na+e Imol 23.0 23.0g Mg2++2 Mg 2mol 24.30g I mol e- 12.15g AI3++3e- 3mol e 27.0g
85 (4) 优点：a．不用计算氧化剂或还原剂的氧化数的变化，b．在配平过程中，不参与 氧化—还原反应的物种自然会配平。 当然还有一些其它的配平方法，但这两种方法是最基本的。我们介绍一种有机物的氧 化—还原反应的配平方法： C2H5OH + O2 CH3CHO + H2O 从 C2H5OH CH3CHO，右边比左边少两个氢原子，相当于少一个氧原 子。可看作氧化数变化为 2，而 O2 H2O，氧化数变化为 4。 ∴ 2C2H5OH + O2 2CH3CHO + 2H2O CH2CH(CH3)2 COOH + KMnO4 + H2SO4 + (CH3 )2C＝ O + MnSO4 + K2SO4 + H2O CH2CH(CH3)2 与 COOH 、(CH3)2C＝O 相比较，前者比后两者少 3 个 O 原子、多两个 H 原子，相当于少 4 个 O 原子，就相当于 8 个电子，而 Mn +7 Mn +5e 2+ CH2CH(CH3)2 COOH + 8KMnO4 + 12H2SO4 + 5(CH3 ) ∴ 5 5 2C＝ O + 8MnSO4 + 4K2SO4 + 17H2O §6-2 电极电势 Electrode Potential 一、法拉第电解定律（Faraday’s Electrolysis Laws） 第一个系统研究电解的是美国大化学家 Davy，而对电解进行定量研究的是他慧眼的学 生和助手 Faraday。Davy 在科学上的功绩固然伟大（发现了金属钠、钾），但是比那些发 现更有价值的是他从书铺的工人中提拔了伟大的科学家法拉第。法拉第在 1832 年做了电解 实验： 1．法拉第第一电解定律：电解时，在电极上产生物质的质量与通过电解池的电量成正比。 2．电子数与电荷数的关系：1mol 电子为 6.0221023个电子，1个电子的电量为 1.60210−19 库仑，则 1mol 电子所带的电量为 6.02210231.60210−19 = 96472 (C) ≌96500 (C) = 1F 所以电解过程中，对于有 n mol 电子转移的反应，消耗的电量为 Q = I (安培) t (秒) = nF 3．法拉第第二电解定律：每通过 96500 库仑的电量（精确值为 96487 库仑），就有 1 个 克当量的任何离子淀积到电极上。例如： Cathode reactions Charge (Q) 1mol mass of electrolysis products Unit Charge Mass of Electrolysis products Na＋ + e− Na 1mol e− 23.0g 23.0g Mg2+ + 2e− Mg 2mol e− 24.30g 1mol e− 12.15g Al3+ + 3e− Al 3mol e− 27.0g 9g
在电解过程中,相当于接受或给出1mol电子的物质的质量,称为一个克当量 它在数值上等于该物质的氧化—还原当量 法拉第电解定律的近代观点叙述:电解时,当一个法拉第电量(lF)通过电解槽时, 在阳极( anode)上发生了氧化反应并产生一个克当量的氧化产物:在阴极( cathode)上发 生了还原反应并产生一个克当量的还原产物 二、电极电位(电极电势)( Electrode potential) In principle, the energy released in a spontaneous redox reaction can be used to erform electrical work. This task is accomplished through a voltaic, (or galvanic), cell,a device in which electron transfer takes place through an external pathway rather than directly between reactants 1.原电池( Galvanic cel (1)组成( composition):原电池的负极( negative pole)—氧化反应( oxidation),原 电池的正极( positive pole)——还原反应 reduction) 金属一金属离子电极:Zn2 u2—Cu,选择金属本身作电 极 b.气体—离子电极:Cl2——C1,选择惰性金属或碳棒作电极 C.金属一 金属难溶盐或氧化物——阴离子电极:Hg-Hg2Cl2CI, Ag- AgCI IC。 (2)电池符号:(-)Zn|ZnsO4(c)‖CuSO4(c2)|Cu(+)( Daniell,'s cell) 负极放在左边,正极放在右边,其中“”表示相的界面,“‖”表示两种不 同的溶液,或两种不同浓度的同种溶液间用盐桥来连接,c表示溶液的浓度 Fig 6.1 The original Daniells cell consists of copper and Fig 6.2 A hydrogen-oxygen fuel cell zinc electrodes dipping into solutions of copper(n) ulfate and ate. respectiv (3)电池的种类 dry cell 正极:2NH(aq)+2MnO2(S)+2e Mn,O, (S)+2NH, (aq)+H, O() 负极: b. lead-storage ba 正极:PbO2(s)+SO2(aq)+4H(aq)+2e PbSO (s)+2H, O(aq) 负极:Pb(s)+SO4(aq) PbSo (s)+2 c. nickel-cadmium battery
86 在电解过程中，相当于接受或给出 1mol 电子的物质的质量，称为一个克当量。 它在数值上等于该物质的氧化──还原当量。 4．法拉第电解定律的近代观点叙述：电解时，当一个法拉第电量（1F）通过电解槽时， 在阳极(anode)上发生了氧化反应并产生一个克当量的氧化产物；在阴极(cathode)上发 生了还原反应并产生一个克当量的还原产物。 二、电极电位（电极电势）（Electrode Potential） In principle, the energy released in a spontaneous redox reaction can be used to perform electrical work. This task is accomplished through a voltaic, (or galvanic), cell, a device in which electron transfer takes place through an external pathway rather than directly between reactants. 1．原电池（Galvanic cell） (1) 组成（composition）：原电池的负极(negative pole) ── 氧化反应(oxidation)，原 电池的正极(positive pole)── 还原反应(reduction) a．金属 ── 金属离子电极：Zn2+ ── Zn Cu2+ ── Cu，选择金属本身作电 极； b．气体 ── 离子电极：Cl2 ── Cl－，选择惰性金属或碳棒作电极； c．金属 ── 金属难溶盐或氧化物 ── 阴离子电极：Hg－Hg2Cl2 Cl－， Ag－AgCl Cl－。 (2) 电池符号：(−) Zn ZnSO4 (c1) CuSO4 (c2) Cu (+) （Daniell’s cell） 负极放在左边，正极放在右边，其中“|”表示相的界面，“||”表示两种不 同的溶液，或两种不同浓度的同种溶液间用盐桥来连接，c 表示溶液的浓度。 Fig 6.1 The original Daniell’s cell consists of copper and Fig 6.2 A hydrogen-oxygen fuel cell zinc electrodes dipping into solutions of copper (II) sulfate and zinc sulfate, respectively (3) 电池的种类 a．dry cell 正极： 4 2 2NH aq 2MnO s 2e ( ) ( ) + − + + Mn O s 2NH aq H O l 2 3 3 2 ( ) ( ) ( ) + + 负极： Zn s( ) 2 Zn aq 2e ( ) + − + b．lead-storage battery 正极： 2 PbO s SO aq 4H aq 2e 2 4 ( ) ( ) ( ) − + − + + + 4 2 PbSO s 2H O aq ( ) ( ) + 负极： 2 4 Pb s SO aq ( ) ( ) − + 4 PbSO s 2e ( ) − + c．nickel-cadmium battery