高考化學一輪復習 題型解讀 解讀 電極反應式的書寫 新人教版

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1、解讀4 電極反應式的書寫考向分析電化學知識是高中化學選修化學反應原理中的重要考點之一，也是每年的高考中必不可少的一部分，原電池、電解池是出題的重點，而且是最容易可以和其他的部分綜合起來考察，所以考題的難度一般都比較大，以新型化學電源為命題背景考查原電池的結構和工作原理的題型是高考的熱點。通?？疾榈闹R點是原電池電極的判斷、電極和電池反應式的書寫、電子的轉移或電流方向的判斷、電解質溶液中離子的移動方向及有關計算，難度一般偏大。電極方程式的書寫類似于一個完整的氧化還原型離子方程式的配平，先由信息分離出反應物和生成物，然后配平參與變價的離子或物質，再根據介質(H或OH)調節(jié)電荷守恒，最后用H2O調節(jié)

2、原子守恒電極的確定正負極確定根據兩根電極對電解質溶液的相對活性來決定，較活潑金屬作負極，另一極用正極電極質量的增減或是否有氣體放出來決定，電極質量增加或放出氣體的作正極，電極質量減小的作負極附近指示劑的顯色來決定燃料電池一般都是惰電極，根據燃料氣和助燃氣的通入來決定，通入燃料氣的作負極，通入空氣或O2的作正極題目給定的是圖示裝置，可根據電子流動方向或其他提示來分析正、負極，電子流出的一極作負極，流入的一極作正極發(fā)生的反應來決定，發(fā)生氧化反應的作負極，發(fā)生還原反應的作正極陰陽極確定根據所連接的外加電源判斷，與直流電源正極相連的為陽極，與直流電源負極相連的為陰極根據電子流動方向判斷，電子流動方向為

3、電源負極流向陰極，陽極流向電源正極根據電解池里電解質溶液中離子的移動方向判斷，陽離子向陰極移動，陰離子向陽極移動根據電解池兩極產物判斷，一般情況下：陰極上的現象是析出金屬(質量增加)或有無色氣體(H2)放出；陽極上的現象是有非金屬單質生成，呈氣態(tài)的有Cl2、O2或電極質量減小(活性電極作陽極)書寫原則加減原則根據得失電子守恒，總反應式為兩個電極反應式之和。若已知一個電極反應式，可用總反應式減去已知的反應式，得另一電極反應式共存原則因為物質得失電子后在不同介質中的存在形式不同，所以電極反應式的書寫必須考慮介質環(huán)境。堿性溶液中CO2不可能存在，也不可能有H+參加反應得氧失氧原則得氧時，在反應物中加

4、H2O（電解質為酸性時）或OH-（電解質溶液為堿性或中性時）；失氧時，加H+或H2O吸氧成堿原則在中性電解質溶液中，通過金屬吸氧所建立起來的原電池反應，其反應的最后產物是堿原電池書寫負極Zn2e=Zn2正極Cu22e=Cu堿性鋅錳電池負極Zn+2OH2e= Zn(OH)2正極2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH +2OH鋅銀電池負極Zn+2OH2e=Zn(OH)2正極Ag2O + H2O+ 2e = 2Ag + 2OH鉛蓄電池負極PbSO422e-PbSO4正極PbO24H+SO422e-PbSO42H2O陰極PbSO42e-PbSO42陽極PbSO42H2O2e-PbO24H+SO42

5、鐵鎳電池負極Fe2e2OH=Fe(OH)2正極NiO22H2O2e=Ni(OH)22OH陰極Fe(OH)22e=Fe2OH陽極Ni(OH)22e2OH=NiO22H2O高鐵電池負極3Zn6e6OH=3Zn(OH)2正極2FeO6e8H2O=2Fe(OH)310OH陰極3Zn(OH)26e=3Zn6OH陽極2Fe(OH)36e10OH=2FeO8H2O氫氧堿性燃料電池負極2H24e4OH=4H2O正極O22H2O4e=4OH氫氧酸性燃料電池負極2H24e=4H正極O24H4e=2H2O甲烷堿性燃料電池負極CH48e10OH=CO7H2O正極2O28e4H2O=8OH甲烷酸性燃料電池負極CH48e

6、2H2O=CO28H正極2O28e8H=4H2O甲烷熔融鹽燃料電池負極CH48e4CO=5CO22H2O正極2O28e4CO2=4CO【考點過關】鋰錳電池的體積小、性能優(yōu)良，是常用的一次電池。該電池反應原理如圖所示，其中電解質LiClO4溶于混合有機溶劑中，Li通過電解質遷移入MnO2晶格中，生成LiMnO2。電池正極反應式為。液體燃料電池相比于氣體燃料電池具有體積小，無需氣體存儲裝置等優(yōu)點。一種以肼(N2H4)為燃料的電池裝置如圖所示。該電池用空氣中的氧氣作為氧化劑，KOH作為電解質。負極發(fā)生的電極反應式為：?；瘜W家正在研究尿素動力燃料電池，尿液也能發(fā)電。用這種電池直接去除城市廢水中的尿素，

7、既能產生凈化的水，又能發(fā)電，尿素燃料電池結構如圖所示，甲電極反應式為：。乙烯催化氧化成乙醛可設計成如下圖所示的燃料電池，能在制備乙醛的同時獲得電能，其總反應：2CH2=CH2O22CH3CHO。正極反應式為：?！吧裰?號”宇宙飛船的能量部分來自太陽能電池，另外內部還配有高效的MCPC型燃料電池，該電池可同時供應電和水蒸氣，所用燃料為氫氣，電解質為熔融的碳酸鉀，已知該電池的總反應為2H2O2=2H2O，正極反應式為_。大功率的鎳氫電池使用在油電混合動力車輛中。鎳氫電池(NiMH電池)正極板材料為NiOOH，負極板材料為吸氫合金，充電時陽極反應為，放電時負極的電極反應式為。鐵鎳蓄電池充放電時的總反

8、應：FeNi2O33H2OFe(OH)22Ni(OH)2，電池放電時，負極反應式為，電池充電時，陽極反應式為_。有人設想以N2和H2為反應物，以溶有A的稀鹽酸為電解質溶液，可制造出既能提供電能，又能固氮的新型燃料電池，裝置如下圖所示，電池正極的電極反應式是。利用原電池工作原理測定汽車尾氣中CO的濃度，其裝置如下圖所示。該電池中O2可以在固體介質NASICON(固溶體)內自由移動，工作時負極發(fā)生的電極反應式為。微生物燃料電池是指在微生物的作用下將化學能轉化為電能的裝置。某微生物燃料電池的工作原理如下圖所示，HS在硫氧化菌作用下轉化為SO的反應式是。CO(NH2)2H2O6e=CO2N26H；通入

9、氧氣的一極是正極，正極發(fā)生還原反應，發(fā)生的反應是O24H4e=2H2O；正極上氧氣得電子和二氧化碳反應生成碳酸根離子，電極反應式為O22CO24e=2CO；根據電池工作原理圖，該電池的環(huán)境是堿性環(huán)境，電池正極的電極反應式：NiOOHH2Oe=Ni(OH)2OH，充電是電解池，發(fā)生的電極反應式與原電池的電極反應式是相反的，即陽極電極反應式：Ni(OH)2OHe=NiOOHH2O，負極電極反應式：MHnnOHne=MnH2O；根據方程式可知正極為Ni2O3、負極為Fe，電池放電時，負極鐵失去電子轉化為氫氧化亞鐵，電極反應為Fe2OH2e=Fe(OH)2，電池充電時，陽極失去電子，根據方程式可知該是

10、氫氧化鎳失去電子轉化為Ni2O3，即電極反應式為2Ni(OH)22OH2e=Ni2O33H2O；該電池的本質反應是合成氨反應，氨氣與HCl反應生成氯化銨，則電解質溶液為氯化銨溶液，電池中氫氣失去電子，在負極發(fā)生氧化反應，氮氣得電子在正極發(fā)生還原反應，則正極反應式為N28H6e=2NH；該裝置是原電池，通入一氧化碳的電極a是負極，負極上一氧化碳失去電子發(fā)生氧化反應，電極反應式為COO22e=CO2；酸性環(huán)境中反應物為HS產物為SO，利用質量守恒和電荷守恒進行配平，電極反應式：HS4H2O8e=SO9H?！敬鸢浮縈nO2eLi=LiMnO2N2H44OH4e=N24H2OCO(NH2)2H2O6e

11、=CO2N26HO24H4e=2H2OH2CO2e=CO2H2ONi(OH)2OHe=NiOOHH2O，MHnnOHne=MnH2OFe2OH2e=Fe(OH)2，2Ni(OH)22OH2e=Ni2O33H2ON28H6e=2NHCOO22e=CO2HS4H2O8e=SO9H【考點演練】（1）鈷酸鋰電池的正極采用鈷酸鋰(LiCoO2)，負極采用金屬鋰和碳的復合材料，該電池充放電時的總反應式：LiCoO26CLi1xCoO2LixC6，寫出放電時負極的電極反應。(2)PbSO4熱激活電池可用作火箭、導彈的工作電源。基本結構如圖所示，其中作為電解質的無水LiClKCl混合物受熱熔融后，電池即可瞬間

12、輸出電能。該電池總反應為PbSO42LiClCa=CaCl2Li2SO4Pb。負極反應式為_。(3)氨氧燃料電池具有很大的發(fā)展?jié)摿?。氨氧燃料電池工作原理如下圖所示。a電極的電極反應式是_。(4)磷酸燃料電池是目前較為成熟的燃料電池之一，其基本組成及反應原理如圖所示，該電池正極的電極反應為_。(5)H3PO2也可用電滲析法制備?！八氖译姖B析法”工作原理如圖所示(陽膜和陰膜分別只允許陽離子、陰離子通過),陽極的電極反應式_。（6）研究證實，CO2也可在酸性水溶液中通過電解生成甲醇，則生成甲醇的反應發(fā)生在_極，該電極反應式是_。（7）用一種陰、陽離子雙隔膜三室電解槽，可使廢水中NH在某一室富集，模擬

13、裝置如圖所示，陰極的電極反應式_。（8）)以NO2、O2、熔融NaNO3組成的燃料電池裝置如下圖所示，在使用過程中石墨電極反應生成一種氧化物Y，則該電極的電極反應式為。(9)近幾年開發(fā)的甲醇燃料電池是采用鉑作電極,電池中的質子交換膜只允許質子和水分子通過。其工作原理的示意圖如下,Pt(a)電極是電池的極,電極反應式為,Pt(b)電極發(fā)生(填“氧化”或“還原”)反應,電極反應式為,電池的總反應式為。(10)下圖是利用微生物燃料電池處理工業(yè)含酚廢水的原理示意圖,電極a附近發(fā)生的反應是。(11)下圖為綠色電源“二甲醚燃料電池”的工作原理示意圖 (a、b均為多孔性Pt電極)。b電極是(填“正”或“負”

14、)極, a電極上的電極反應式為。(12) 開發(fā)新能源是解決大氣污染的有效途徑之一。直接甲醇燃料電池(簡稱DMFC)由于結構簡單、能量轉化率高、對環(huán)境無污染,可作為常規(guī)能源的替代品而越來越受到關注。DMFC工作原理如下圖所示,通入a氣體的電極是原電池的極(填“正”或“負”),其電極反應式為。(13) 以Al和NiO(OH)為電極,NaOH溶液為電解液組成一種新型電池,放電時NiO(OH)轉化為Ni(OH)2,該電池反應的化學方程式是。(14) 與MnO2-Zn電池類似,K2FeO4-Zn也可以組成堿性電池,K2FeO4在電池中作為正極材料,其電極反應式為,該電池總反應的離子方程式為。(15)Mg

15、-H2O2電池可用于驅動無人駕駛的潛航器。該電池以海水為電解質溶液，示意圖如下，H2O2在石墨電極上發(fā)生的電極反應式為。答案與解析應式是2NH36e6OH=N26H2O。（4）燃料電池中，正極上O2得電子，和氫離子反應生成水，電極反應式為O24H4e=2H2O。(5)陽極發(fā)生氧化反應，由于OH的放電性大于SO，則在反應中OH失去電子，電極反應式為2H2O4e=4HO2。(6)根據題意，二氧化碳在酸性水溶液中通過電解生成甲醇，CO2中C呈4價，CH3OH中C呈2價，結合反應前后碳元素化合價變化，可知碳元素的化合價降低，得到電子，故該電極為陰極，電極反應式為CO26H6e=CH3OHH2O。（7）

16、陰極上H發(fā)生還原反應，電極反應式為2H2e=H2。(8) 因為石墨電極上通入的O2得電子，故在石墨電極上NO2失電子，與遷移過來的N結合生成+5價N O32的氧化物N2O5，電極反應式為NO2+NO32-e-=N2O5。(9)從示意圖中可以看出電極Pt(a)上CH3OH轉化為CO2,發(fā)生氧化反應,為負極,酸性介質中電極反應式為CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+;Pt(b)電極上O2得電子發(fā)生還原反應,為正極,電極反應式為O2+4H+4e-=2H2O。（10）燃料電池是原電池,可將化學能轉化為電能,A正確;燃料電池中通入氧氣的一極發(fā)生還原反應,是正極,加燃料的一極發(fā)生氧化反應,是負極,電

17、極b發(fā)生的反應為4H+O2+4e-2H2O,氫離子被消耗,pH增大,C錯誤;電極a是苯酚被氧化生成CO2和H+,電極反應式為C6H6O-28e-+11H2O6CO2+28H+。(11)二甲醚是燃料,所以a極是負極,b極是正極。a電極上發(fā)生氧化反應,由圖可知是酸性電池,由二甲醚燃燒化學方程式可知反應轉移12個電子,產物為二氧化碳,由電荷守恒得出電極反應式。(12)根據甲醇燃料電池的工作原理圖可知,電子由通入a氣體的電極流出,所以通入a氣體的電極是負極,甲醇在負極失電子生成CO2 ,則電極反應式為CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+。(13)利用題中信息可知放電時NiO(OH)作正極,發(fā)生還

18、原反應,則Al作負極,因電解質溶液為NaOH,則放電時Al極發(fā)生氧化反應生成NaAlO2,由此容易寫出電池總反應式。(14)正極發(fā)生還原反應,K2FeO4被還原為Fe3+,由于是堿性環(huán)境,故生成Fe(OH)3,電極反應式為Fe+3e-+4H2O=Fe(OH)3+5OH-;負極發(fā)生氧化反應,由于是堿性環(huán)境,Zn被氧化生成 Zn(OH)2,電極反應式為Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2。兩電極反應式相加得2Fe+3Zn+8H2O=2Fe(OH)3+3Zn(OH)2+4OH-。(15) 石墨電極為正極，H2O2發(fā)生還原反應生成OH-，電極反應式為H2O2+2e-=2OH-?！敬鸢浮?(9) 負CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+還原O2+4H+4e-=2H2O 2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O(10)C6H6O-28e-+11H2O6CO2+28H+(11) 正CH3OCH3-12e-+3H2O=2CO2+12H+(12) 負CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+(13) Al+3NiO(OH)+NaOH+H2O=NaAlO2+3Ni(OH)2(14) Fe+3e-+4H2O=Fe(OH)3+5OH- 2Fe+3Zn+8H2O=2Fe(OH)3+3Zn(OH)2+4OH-(15) H2O2+2e-=2OH- 11 -