選修四 4.1原電池 典型例題

原電池典型例題（一）典型例題【例1】鋰電池是一代新型高能電池，它以質(zhì)量輕、能量高而受到了普遍重視，目前已研制成功多種鋰電池，某種鋰電池的總反應(yīng)為L(zhǎng)i+MnO2==LiMnO2，下列說(shuō)法正確的是（）A．Li是正極，電極反應(yīng)為L(zhǎng)i－e-==Li+B．Li是負(fù)極，電極反應(yīng)為L(zhǎng)i－e-==Li+C．Li是負(fù)極，電極反應(yīng)為MnO2+e-==MnO2－D．Li是負(fù)極，電極反應(yīng)為L(zhǎng)i－2e-==Li2+解析：本題根據(jù)總反應(yīng)判斷Li被氧化應(yīng)為負(fù)極材料，其失電子成為L(zhǎng)i+，正極放電的為MnO2。若已知電池總反應(yīng)而要寫(xiě)電極反應(yīng)式，這類題的一般處理方法是：根據(jù)“負(fù)失氧、正得還”的規(guī)律容易先判斷負(fù)極材料，負(fù)極材料若是金屬則失電子而變?yōu)橄鄳?yīng)陽(yáng)離子（注意：Fe失電子應(yīng)變?yōu)镕e2+），負(fù)極材料若是其他被氧化的物質(zhì)（如氫氧燃料電池中的Ｈ2、甲烷燃料電池中的CH4）則失電子變?yōu)橄鄳?yīng)氧化產(chǎn)物，然后再推斷正極反應(yīng)。答案：B【例2】一種新型燃料電池，是用兩根金屬鉑做電極插入KOH溶液中，然后向兩極上分別通入H2和O2，下解說(shuō)法不正確的是（）A．通入H2的電極為負(fù)極

B．通入O2的一極電極反應(yīng)為4H2O+O2+8e=8OH-

C．隨著放電的進(jìn)行，負(fù)極附近pH上升

D．標(biāo)準(zhǔn)狀況下通入完全反應(yīng)后有1mol電子轉(zhuǎn)移

解析：本題考點(diǎn)是原電池部分的基礎(chǔ)知識(shí)，要求學(xué)會(huì)會(huì)判斷電源的正負(fù)極，會(huì)正確書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式和總電池反應(yīng)式，高考對(duì)這一問(wèn)題會(huì)從兩個(gè)方面進(jìn)行考查：

1．根據(jù)給出的兩個(gè)電極反應(yīng)式，寫(xiě)總反應(yīng)式：書(shū)寫(xiě)時(shí)注意使兩個(gè)電極反應(yīng)式得失電子數(shù)相等后相加兩式，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)不共存的離子，如H+和OH-，Pb2-和SO42-，要寫(xiě)成反應(yīng)后的物質(zhì)如H2O和PbSO4。

2．給出總反應(yīng)式，寫(xiě)電極反應(yīng)式：

書(shū)寫(xiě)步驟為：1）列物質(zhì)，標(biāo)得失2）選離了配電荷，3）配個(gè)數(shù)，巧用水，4）兩式加驗(yàn)總式以氫氧燃料電池為例。已知總電池反應(yīng)為2H2+O2=2H2O。電解質(zhì)溶液為KOH溶液，試寫(xiě)出兩極反應(yīng)式。

負(fù)極書(shū)寫(xiě)步驟為：

1）根據(jù)總電池方程式列出總式兩邊化合價(jià)升高的有關(guān)物質(zhì)，標(biāo)出失去電子的數(shù)目：

2H2-4e→2H2O

2）根據(jù)電解質(zhì)溶液的酸堿性，用H+或OH-或其他離子配平，使反應(yīng)式兩邊電荷總數(shù)相等。

2H2+4OH--4e——2H2O

此時(shí)注意：①電子帶負(fù)電，②在堿性電解質(zhì)溶液中，電極反應(yīng)式不宜出現(xiàn)H+，如上式寫(xiě)成2H2-2e——2H2O+4H+就不對(duì)了。③上式亦不能寫(xiě)成：2H2-4e——2H2O-4OH-，因?yàn)镠2失電子，不可能出現(xiàn)OH-。

3）利用H2O使兩邊元素守恒，即2H2+4OH--4e=4H2O

同理：正極電極反應(yīng)式書(shū)寫(xiě)如下：

1），2）O2+4e——4OH-

3）O2+2H2O+4e=4OH-

4）將正負(fù)極電極方程式相加，若得到總反應(yīng)式，說(shuō)明寫(xiě)法正確。答案：C例3（海水電池）1991年我國(guó)首創(chuàng)以鋁－空氣－海水電池作為能源的新型海水標(biāo)志燈，以海水為電解質(zhì)，靠空氣中的氧氣使鋁不斷氧化而產(chǎn)生電流，只要把燈放入海水中數(shù)分鐘，就會(huì)發(fā)出耀眼的白光，則電源負(fù)極材料為：

，正極材料為：

。正、負(fù)極反應(yīng)分別為：

、

。分析：根據(jù)原電池構(gòu)成的條件，活潑金屬作負(fù)極（失去電子），發(fā)生氧化反應(yīng)；惰性材料作正極（得到電子），發(fā)生還原反應(yīng)。答案：負(fù)極材料為：Al；正極材料為：石墨等能導(dǎo)電的惰性材料或活潑性比鋁弱的金屬材料。負(fù)極反應(yīng)：3Al－12e—＝3Al3＋正極反應(yīng)：3O2＋6H2O＋12e—＝12OH－例4

(燃料電池)宇宙飛船上的氫氧燃料電池，其電池反應(yīng)為：2H2＋O2＝2H2O，試寫(xiě)出電解質(zhì)溶液為鹽酸時(shí)的電極反應(yīng)式，并指出各電極和介質(zhì)溶液的pH的變化，若電解質(zhì)溶液為KOH時(shí)又如何？分析在負(fù)極氫氣失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)；在正極氧氣得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)。若消耗H+，則pH增大；若消耗OH-，則pH減??；若生成OH-，則pH增大；若生成H+，則pH減小。若稀釋酸溶液，則pH增大；若稀釋堿溶液，則pH減小。答案若電解質(zhì)為鹽酸時(shí)：負(fù)極：2H2－4e—＝4H＋

pH變小正極：O2＋4H＋＋4e—＝2H2OpH變大結(jié)論：溶液被稀釋，pH