化學(xué)選修4考點(diǎn)過(guò)關(guān)(下)考點(diǎn)14原電池電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)含解析VIP

1、精選資料,精品化學(xué)專(zhuān)題考點(diǎn)14原電池電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)原電池是高中化學(xué)的重點(diǎn)章節(jié)，而其中電極反應(yīng)方程式的知識(shí)已成為近幾年能力測(cè)評(píng)的重要內(nèi)容之一。原電池與其他的能源相比有許多的優(yōu)點(diǎn)，如能量轉(zhuǎn)換率高，可制成各種形狀，不同容量、電壓的電池及電池組在現(xiàn)代生活、科研、國(guó)防中都有廣泛的應(yīng)用。正是由于這些原因，關(guān)于原電池的考題頻頻出現(xiàn)，電極反應(yīng)方程式的書(shū)寫(xiě)更是考查的重點(diǎn)。電化學(xué)知識(shí)的考查題型為選擇題和填空題，選擇題重點(diǎn)考查電極名稱、離子或電子的移動(dòng)方向、電極上發(fā)生反應(yīng)的類(lèi)型、電極附近或整個(gè)溶液的酸堿性變化、電極反應(yīng)式的正誤判斷；填空題重點(diǎn)考查電極反應(yīng)式和電極總反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)，題目靈活多變，既源于課本又高于課本。

2、有關(guān)電化學(xué)中電極反應(yīng)式和總反應(yīng)方程式的書(shū)寫(xiě)，是重要的考點(diǎn)，也是難點(diǎn)。原電池兩電極上分別發(fā)生氧化反應(yīng)、還原反應(yīng)，因此電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)要遵循質(zhì)量守恒、電子守恒及電荷守恒，弱電解質(zhì)、氣體和難溶物均寫(xiě)化學(xué)式，其余的以離子符號(hào)表示，正極反應(yīng)、負(fù)極反應(yīng)產(chǎn)物根據(jù)題意或化學(xué)方程式確定，也要注意電解質(zhì)溶液的成分對(duì)電極產(chǎn)物的影響。一般原電池電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)方法是，首先按照負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)，判斷出電極反應(yīng)產(chǎn)物，找出得失電子的數(shù)量；然后根據(jù)電極產(chǎn)物在電解質(zhì)溶液的環(huán)境中，應(yīng)能穩(wěn)定存在，如堿性介質(zhì)中生成的h+應(yīng)讓其結(jié)合?？谏伤姌O反應(yīng)式要依據(jù)電荷守恒和質(zhì)量守恒、得失電子守恒等加以配平；最后將兩電極反

3、應(yīng)式相加，與總反應(yīng)方程式對(duì)照驗(yàn)證。根據(jù)裝置書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式應(yīng)先分析給定的圖示裝置，確定原電池的正、負(fù)極上的反應(yīng)物質(zhì)。一般負(fù)極是活潑金屬或H2失去電子生成陽(yáng)離子，若電解質(zhì)溶液中的陰離子與生成的陽(yáng)離子不共存，則該陰離子應(yīng)寫(xiě)入負(fù)極反應(yīng)式，如鉛蓄電池的負(fù)極：Pb+SOT-2e-=PbSO。一般正極是陽(yáng)離子得到電子生成單質(zhì)或Q得到電子，若反應(yīng)物是Q,則正極的電極反應(yīng)式有以下規(guī)律：電解質(zhì)溶液呈堿性或中性：O2+2H2O+4e-=4OH;電解質(zhì)溶液呈酸性：O2+4H+4e=2H2。正、負(fù)電極反應(yīng)式相加得到電池的總反應(yīng)式?！纠}1】如圖裝置為某新型燃料電池的工作示意圖，以HC1-NH4C1溶液為電解質(zhì)溶液。下列

4、有關(guān)說(shuō)法中正確的是（）A.通入Hb的電極為正極B.該電池的負(fù)極反應(yīng)式為Nb+6e-+8H+=2/4C.圖中分離出的物質(zhì)A為NHC1D.該電池工作一段時(shí)間后，溶液的pH減小H4【解析】分析題目中示意圖可得，正極反應(yīng)式為Nb+6e+8H+=2N4,負(fù)極反應(yīng)式為3H2-6e-=6H+,故A、B兩項(xiàng)均錯(cuò)誤；電池工作的總反應(yīng)式為勵(lì)+3+2M=2/4,消耗H+,故電池工作一段時(shí)間后,溶液的pH增大,故D項(xiàng)錯(cuò)誤；從電池的總反應(yīng)式可知最終生成的物質(zhì)為NH4C1,則圖中分離出的物質(zhì)A為NHCl,故C項(xiàng)正確。【答案】C根據(jù)總反應(yīng)式書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式的一般書(shū)寫(xiě)步驟：列物質(zhì)，標(biāo)得失；選離子，配電荷；配個(gè)數(shù)，巧用水；兩式加

5、，驗(yàn)總式。以2H2+Q=2HO為例，電解質(zhì)溶液為KOHm夜：根據(jù)總反應(yīng)式列出發(fā)生氧化反應(yīng)的物質(zhì)為此轉(zhuǎn)移電子數(shù)為2e-;根據(jù)電解質(zhì)溶液的酸堿性，用H+或OIM其他離子配平，使兩邊電荷總數(shù)相等，則負(fù)極反應(yīng)式為H2-2e-+2OH=2HO,注意在堿性溶液中，電極反應(yīng)式不出現(xiàn)H+。同理得到正極反應(yīng)式為O2+4e-+2H2O=4OR將正、負(fù)極反應(yīng)式相加，若得到總反應(yīng)式，說(shuō)明寫(xiě)法正確。【例題2】金屬(M)-空氣電池(如圖)具有原料易得、能量密度高等優(yōu)點(diǎn)，有望成為新能源汽車(chē)和移動(dòng)設(shè)備的電源。該類(lèi)電池放電的總反應(yīng)方程式為：4M+nQ+2nH2O=4M(OH)已知：電池的“理論比能量”指單位質(zhì)量的電極材料理論上

6、能釋放出的最大電能。下列說(shuō)法不正確的是()陰離F交換膜基孔電極A.采用多孔電極的目的是提高電極與電解質(zhì)溶液的接觸面積，并有利于氧氣擴(kuò)散至電極表面B.比較MgAl、Zn三種金屬-空氣電池，Al-空氣電池的理論比能量最高C.M至氣電池放電過(guò)程白正極反應(yīng)式：4MT+nQ+2nHbO+4ne=4M(OHD.在Mg空氣電池中，為防止負(fù)極區(qū)沉積Mg(OH),宜采用中性電解質(zhì)及陽(yáng)離子交換膜【解析】A項(xiàng),采用多孔電極可以增大電極與電解質(zhì)溶沌的接觸面積，且有利于氧氣擴(kuò)散至電極的表面,正確三B項(xiàng)r單位質(zhì)量的Mg、Al、Zn釋放的電子分別為排kjL如4、顯然鋁的比能量比Mg、Zn高,正匾C項(xiàng)，電池放電過(guò)程正極5得電

7、子生成OIF,但負(fù)極生成的金屬陽(yáng)離子不能透過(guò)陰離子交換膜移至正極故正極不能生成MfOHLu反應(yīng)式應(yīng)為：G+2WO+祝=4OH一,錯(cuò)誤jD項(xiàng)，為避免移至負(fù)極而生成做。句乂，可采用中性電解質(zhì)及陽(yáng)離子交換膜阻止OH,正諭#【答案】C可充電電池放電時(shí)為原電池，充電時(shí)為電解池。原電池的負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，充電時(shí)為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，故放電時(shí)的負(fù)極反應(yīng)式與充電時(shí)的陰極反應(yīng)式相反；原電池的正極發(fā)生還原反應(yīng)，充電時(shí)為陽(yáng)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，故放電時(shí)的正極反應(yīng)式與充電時(shí)的陽(yáng)極反應(yīng)式相反。使兩個(gè)電極反應(yīng)式的得失電子相等后將兩式相加，消去反應(yīng)物和生成物中相同的物質(zhì)即可。注意若反應(yīng)式同側(cè)出現(xiàn)不能共存的離子，如H+和OH、P

8、b2+和SO2,要寫(xiě)成反應(yīng)后的物質(zhì)，如Hb。PbSO?！纠}3】目前人們正研究開(kāi)發(fā)一種高能電池一一鈉硫電池，它以熔融的鈉、硫?yàn)閮蓸O，以Na+導(dǎo)電的3-Al2Q陶瓷作固體電解質(zhì)，反應(yīng)為2Na+xS充電-N*S。以下說(shuō)法正確的是（）A.放電時(shí)，鈉作正極，硫作負(fù)極B.放電時(shí)，Na卡向負(fù)極移動(dòng)C.充電時(shí)，鈉極與外電源正極相連，硫極與外電源的負(fù)極相連D.放電時(shí)，負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)是：2Na2e=2Na【解析】放電時(shí)，負(fù)極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)I正板得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，故鈉作負(fù)極，磕作正極，A錯(cuò)誤孑放電時(shí)，陽(yáng)離子向正極移動(dòng)，E錯(cuò)誤：充電時(shí)，鈉極（負(fù)極）與外電源的負(fù)極相連j疏根征極）與外電源的正極相連，C錯(cuò)誤,

9、放電時(shí)，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，D正確。1答案】D在燃料電池中，電解質(zhì)溶液參與電極反應(yīng)，電解質(zhì)酸堿性的改變，引起電極反應(yīng)的變化，但不影響燃料及Q的性質(zhì)。電極反應(yīng)在遵守質(zhì)量守恒、電荷守恒、電子得失守恒的同時(shí)，還要特別考慮電解質(zhì)溶液是否參與反應(yīng)。在正負(fù)極上發(fā)生的電極反應(yīng)不是孤立的，它往往與電解質(zhì)溶液緊密聯(lián)系，如氫氧燃料電池有酸式和堿式，在酸溶液中，電極反應(yīng)式中不能出現(xiàn)OH,在堿溶液中，電極反應(yīng)式中不能出現(xiàn)，像CH、CHOH等燃料電池，在堿溶液中碳（C）元素以CO”離子形式存在，而不是放出CO氣體。下表以CHOH02燃料電池為例，分析電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)。正極反應(yīng)式負(fù)極反應(yīng)式酸性介質(zhì)3-+2O2+6e+6H=

10、3HOCHOH-6e+HaO=COX+6HI+堿性介質(zhì)3Q+6e+3H2O=6OH2HOH-6e+8OH=CO2+6H2。熔融碳酸鹽介質(zhì)2Q+6e+3CO=3CO2CHOH-6e+3CO32-=4COf+2HO高溫下傳導(dǎo)O22Q+6e=3OCHOH-6e+3O2=COT+2HzO【例題4】一種熔融碳酸鹽燃料電池原理示意圖如圖所示。下列有關(guān)該電池的說(shuō)法正確的是（）催化.A.反應(yīng)CH+HO3H2+CO,每消耗1molCH4轉(zhuǎn)移12mol電子B.電極A上H2參與的電極反應(yīng)為H2+2OH-2e-=2H2OC.電池工作時(shí)，C°3向電極B移動(dòng)D.電極B上發(fā)生的電極反應(yīng)為Q+2CO+4e-=2d)

11、【解析】根據(jù)原電池原理,該燃料電池中，通入6的一端為正極，通入8和用的一端為負(fù)極力飆中的C為-4價(jià),反應(yīng)后生成的8中C為硅價(jià)，每消耗1mol碼,轉(zhuǎn)移6mAqA項(xiàng)錯(cuò)誤;該電池的電解質(zhì)為熔融碳酸鹽,故無(wú)。H;電極反應(yīng)為用-加時(shí)印超上坨。或g2eY0：=28%B項(xiàng)錯(cuò)誤源電池中8；移向負(fù)極值極A).C項(xiàng)錯(cuò)誤;電極B中5放電結(jié)合CQj生成項(xiàng)正確答案】D【考點(diǎn)練習(xí)】1 .如圖裝置為某新型燃料電池的工作示意圖，以HCl-NHkCl溶液為電解質(zhì)溶液。下列有關(guān)說(shuō)法中正確的是()A.通入Hb的電極為正極B.該電池的負(fù)極反應(yīng)式為Nb+6e-+8H+=2壽4C.圖中分離出的物質(zhì)A為NHClD.該電池工作一段時(shí)間后，溶

12、液的pH減小2 .堿性電池具有容量大、放電電流大的特點(diǎn)，因而得到廣泛應(yīng)用。堿性鋅鎰電池以氫氧化鉀溶液為電解液，電池總反應(yīng)式為Zn(s)+2MnQs)+2H2O(l)=Zn(OH)2(s)+2MnOOH(s)下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是()A.電池工作時(shí)，鋅失去電子B.電池正極的電極反應(yīng)式為2MnO(s)+2H2O(l)+2e=2MnOOH(葉2OH(aq)C.電池工作時(shí)，電子由正極通過(guò)外電路流向負(fù)極D.外電路中每通過(guò)0.2mol電子，鋅的質(zhì)量減少6.5g3 .鋅銅原電池裝置如圖所示，其中陽(yáng)離子交換膜只允許陽(yáng)離子和水分子通過(guò)，下列有關(guān)敘述正確的是()Imol L-1ZnS Q*陽(yáng)海亍 交摭腹A.銅電極上發(fā)

13、生氧化反應(yīng)B.電池工作一段時(shí)間后，甲池的c(SO：一)減小C.電池工作一段時(shí)間后，乙池溶液的總質(zhì)量增加D.陰陽(yáng)離子離子分別通過(guò)交換膜向負(fù)極和正極移動(dòng)，保持溶液中電荷平衡4.在固態(tài)金屬氧化物電解?中，高溫共電解HbOCO混合氣體制備H2和CO是一種新的能源利用方式，基本原理如圖所示。下列說(shuō)法不正確的是()HQ H2 g CO多孔電極-H金屬氧化物電解質(zhì)多孔電極A.X是電源的負(fù)極B.陰極的反應(yīng)式是:C.總反應(yīng)可表不為:通電HkO+ CO=H2+ ca QHbO+2e-=H2+C2-CO+2e-=COFO-D.陰、陽(yáng)兩極生成的氣體的物質(zhì)的量之比是5.甲醇-空氣燃料電池(DMFC是一種高效能、輕污染的

14、車(chē)載電池，其工作原理如下圖。下列有關(guān)敘述正確的是擴(kuò)敝層擴(kuò)敝層A.H+從正極區(qū)通過(guò)交換膜移向負(fù)極區(qū)B.負(fù)極的電極反應(yīng)式為：CHOH(l)+H2O(l)6e=CO(g)+6H+C.d導(dǎo)出的是COD.圖中b、c分別是Q、甲醇6 .原電池是化學(xué)對(duì)人類(lèi)的一項(xiàng)重大貢獻(xiàn)。(1)如圖是甲烷燃料電池原理示意圖，回答下列問(wèn)題:電池的負(fù)極是(填"a”或"b”)電極，該極的電極反應(yīng)式為。電池工作一段時(shí)間后電解質(zhì)溶液的pH(填“增大”、“減小”或“不變”)。(2)熔融鹽燃料電池具有很高的發(fā)電效率，因而受到重視?？捎肔izCO和N&CO的熔融鹽混合物作電解質(zhì)，CO為負(fù)極燃?xì)?，空氣與CO的混合氣

15、為正極助燃?xì)?，制得?50c下工作的燃料電池。請(qǐng)完成有關(guān)的電池反應(yīng)式：負(fù)極反應(yīng)式：202CO2-4e=4CQ正極反應(yīng)式：;總電池反應(yīng)式：。7 .某新型可充電電池能長(zhǎng)時(shí)間保持穩(wěn)定的放電電壓，該電池的總反應(yīng)為3Zn+2K2FeQ+放電8H2O-電3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH(1)放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)為。(2)充電時(shí)Fe(OH)3發(fā)生反應(yīng)。(3)放電時(shí)電子由極流向(填“正”或“負(fù)”)極。(4)放電時(shí)1molK2FeQ發(fā)生反應(yīng)，轉(zhuǎn)移電子數(shù)是。8 .燃料電池是利用燃料(如H2、COCH、CHOHNH等)與Q反應(yīng)從而將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。(1)甲烷燃料電池(NaOH作電解質(zhì)溶液)的負(fù)極反應(yīng)式

16、為，正極電極反應(yīng)式為，放電過(guò)程中溶液的pH(填“增大”、“減小”或“不變”)。(2)瑞典ASE必司設(shè)計(jì)的曾用于驅(qū)動(dòng)潛艇的液氨一液氧燃料電池示意圖如右，有關(guān)說(shuō)法正確的是。a.電池工作時(shí)，Na卡向負(fù)極移動(dòng)b.電子由電極2經(jīng)外電路流向電極1c.電池總反應(yīng)為4NH+3Q=2N+6H2。d.電極2發(fā)生的電極反應(yīng)為O2+4H+4e=2H2O（3）以葡萄糖為燃料的微生物燃料電池結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示。用電器航子交換膜A為生物燃料電池的（填“正”或“負(fù)”）極。正極反應(yīng)式為。負(fù)極反應(yīng)式為。放電過(guò)程中，J由極區(qū)向極區(qū)遷移（填“正”或“負(fù)”）。在電池反應(yīng)中，每消耗1mol氧氣，理論上能生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下CO氣體L。該電池（

17、填“能”或“不能”）在高溫下工作。（4）CO無(wú)色無(wú)味有毒，世界各國(guó)每年均有不少人因CO中毒而失去生命。一種CO分析儀的工作原理如圖所示，該裝置中電解質(zhì)為氧化鈕一氧化鈉，其中CT可以在固體介質(zhì)NASICON自由移動(dòng)。傳感器中通過(guò)的電流越大，尾氣中COW含量越高，請(qǐng)回答：-8一空氣a極電極反應(yīng)式為c工作時(shí)，CT由電極向電極_移動(dòng)（填"a”或"b”，下同），電子由電極通過(guò)傳感器流向電極c參考答案1 .【解析】分析題目中示意圖可得，正極反應(yīng)式為N2+6e-+8H=2/4,負(fù)極反應(yīng)式為3Hz-6e=6H+,故A、B兩項(xiàng)均錯(cuò)誤；電池工作的總反應(yīng)式為N2+3H2+2H+=2對(duì)4,消耗H+

18、,故電池工作一段時(shí)間后，溶液的pH增大，故D項(xiàng)錯(cuò)誤；從電池的總反應(yīng)式可知最終生成的物質(zhì)為NHCl,則圖中分離出的物質(zhì)A為NHCl,故C項(xiàng)正確。【答案】2 .【解析】鋅為負(fù)極，在反應(yīng)中失去電子；電池工作時(shí)，電流由正極通過(guò)外電路流向負(fù)極，而電子移動(dòng)方向與電流方向相反，故C錯(cuò)誤；由電子守恒知D項(xiàng)正確；由該電池反應(yīng)的總反應(yīng)式和原電池原理寫(xiě)出正極反應(yīng)式知B正確。【答案】C3“解析】由圖像可知該原電池反應(yīng)原理為Zn-01?一=也一-01,故Zn電極為負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，Cu電極為正極得電子發(fā)生還原反應(yīng)，故A項(xiàng)錯(cuò)誤該裝置中為陽(yáng)離子交換膜只允許陽(yáng)離子和水分子通過(guò)，故兩池中妖SQP不變，故B項(xiàng)錯(cuò)誤$電解過(guò)程

19、中溶灑中Zn由甲池通過(guò)陽(yáng)離子交換膜進(jìn)入乙池，乙池中Cu*+2lCu,故乙池中為0PJZn摩爾質(zhì)量M（Zn”>MCu”）故乙池溶液的總質(zhì)量增加，C項(xiàng)正確曰該裝置中為陽(yáng)離子交換膜只允許陽(yáng)離子和水分子通過(guò)，電解過(guò)程中溶液中左"由甲池通過(guò)陽(yáng)離子交換膜進(jìn)人乙池保持溶液中電荷平衡，陰離子并不通過(guò)交換膜，故D項(xiàng)錯(cuò)誤，【答案】C4 .【解析】A、從圖示可看出，與X相連的電極發(fā)生H2OH入、CO-CO的轉(zhuǎn)化，均得電子，應(yīng)為電解池的陰極，則X為電源的負(fù)極，A正確；R陰極Hb8H2、COfCO均得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式分別為：HbO+2e.=Hb+C2一、CO+2e-=COF02一，B正確；C

20、從圖示可知，陽(yáng)極生成H2和CO的同時(shí)，陰極有Q生成，所以總反應(yīng)可表示為：H2O+CO回H2+COQ,C正確；口從總反應(yīng)方程式可知，陰極生成2mol氣體（也、CO各1mol）、陽(yáng)極生成1mol氣體（氧氣），所以陰、陽(yáng)兩極生成的氣體物質(zhì)的量之比2：1,D錯(cuò)誤?！敬鸢浮緿5 .【解析】由H+的遷移方向（從負(fù)極到正極），可知甲為負(fù)極，乙為正極，故b、c分別通入甲醛、Q;c、d分別導(dǎo)出CO、H2Q【答案】B6 .【解析】（1）CH4在反應(yīng)時(shí)失去電子，故a電極是電池的負(fù)極。由于電池工作過(guò)程中會(huì)消耗OH,故一段時(shí)間后，電解質(zhì)溶液的pH會(huì)減小。（2）正極發(fā)生還原發(fā)應(yīng)，故正極電極反應(yīng)式為Q+2CO+4e=2CO2,根據(jù)正極反應(yīng)式+負(fù)極反應(yīng)式=總電池反應(yīng)，可推知總電池反應(yīng)式應(yīng)為2CO+Q=2CO>【答案】aCH+10OI48e=CO2-+7HO減小（2）Oz+2CO+4e=2CO2-20Q=2CO7.解析放電時(shí)鋅在負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，因?yàn)殡娊赓|(zhì)是堿，故負(fù)極反應(yīng)是Zn2e+2OH=Zn（OH»電子由負(fù)極流出，通過(guò)外電路流向正極，每1molKFeQ發(fā)生反應(yīng)，轉(zhuǎn)移電子是3mol,數(shù)目是1.806X1024,充電時(shí)Fe（OH）3失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)?！敬鸢浮浚?）Zn2e+20H=Zn（OH）（2）氧化（3）負(fù)正（4）1.806X10248一【解