高考化学一轮复习 题型解读 解读4 电极反应式的书写 新人教版.doc

解读4 电极反应式的书写考向分析电化学知识是高中化学选修化学反应原理中的重要考点之一，也是每年的高考中必不可少的一部分，原电池、电解池是出题的重点，而且是最容易可以和其他的部分综合起来考察，所以考题的难度一般都比较大，以新型化学电源为命题背景考查原电池的结构和工作原理的题型是高考的热点。通常考查的知识点是原电池电极的判断、电极和电池反应式的书写、电子的转移或电流方向的判断、电解质溶液中离子的移动方向及有关计算，难度一般偏大。电极方程式的书写类似于一个完整的氧化还原型离子方程式的配平，先由信息分离出反应物和生成物，然后配平参与变价的离子或物质，再根据介质(h或oh)调节电荷守恒，最后用h2o调节原子守恒电极的确定正负极确定根据两根电极对电解质溶液的相对活性来决定，较活泼金属作负极，另一极用正极电极质量的增减或是否有气体放出来决定，电极质量增加或放出气体的作正极，电极质量减小的作负极附近指示剂的显色来决定燃料电池一般都是惰电极，根据燃料气和助燃气的通入来决定，通入燃料气的作负极，通入空气或o2的作正极题目给定的是图示装置，可根据电子流动方向或其他提示来分析正、负极，电子流出的一极作负极，流入的一极作正极发生的反应来决定，发生氧化反应的作负极，发生还原反应的作正极阴阳极确定根据所连接的外加电源判断，与直流电源正极相连的为阳极，与直流电源负极相连的为阴极根据电子流动方向判断，电子流动方向为电源负极流向阴极，阳极流向电源正极根据电解池里电解质溶液中离子的移动方向判断，阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动根据电解池两极产物判断，一般情况下：阴极上的现象是析出金属(质量增加)或有无色气体(h2)放出；阳极上的现象是有非金属单质生成，呈气态的有cl2、o2或电极质量减小(活性电极作阳极)书写原则加减原则根据得失电子守恒，总反应式为两个电极反应式之和。若已知一个电极反应式，可用总反应式减去已知的反应式，得另一电极反应式共存原则因为物质得失电子后在不同介质中的存在形式不同，所以电极反应式的书写必须考虑介质环境。碱性溶液中co2不可能存在，也不可能有h+参加反应得氧失氧原则得氧时，在反应物中加h2o（电解质为酸性时）或oh-（电解质溶液为碱性或中性时）；失氧时，加h+或h2o吸氧成碱原则在中性电解质溶液中，通过金属吸氧所建立起来的原电池反应，其反应的最后产物是碱原电池书写负极zn2e=zn2正极cu22e=cu碱性锌锰电池负极zn+2oh2e= zn(oh)2正极2mno2+2h2o+2e-=2mnooh +2oh锌银电池负极zn+2oh2e=zn(oh)2正极ag2o + h2o+ 2e = 2ag + 2oh铅蓄电池负极pbso422e-pbso4正极pbo24h+so422e-pbso42h2o阴极pbso42e-pbso42阳极pbso42h2o2e-pbo24h+so42铁镍电池负极fe2e2oh=fe(oh)2正极nio22h2o2e=ni(oh)22oh阴极fe(oh)22e=fe2oh阳极ni(oh)22e2oh=nio22h2o高铁电池负极3zn6e6oh=3zn(oh)2正极2feo6e8h2o=2fe(oh)310oh阴极3zn(oh)26e=3zn6oh阳极2fe(oh)36e10oh=2feo8h2o氢氧碱性燃料电池负极2h24e4oh=4h2o正极o22h2o4e=4oh氢氧酸性燃料电池负极2h24e=4h正极o24h4e=2h2o甲烷碱性燃料电池负极ch48e10oh=co7h2o正极2o28e4h2o=8oh甲烷酸性燃料电池负极ch48e2h2o=co28h正极2o28e8h=4h2o甲烷熔融盐燃料电池负极ch48e4co=5co22h2o正极2o28e4co2=4co【考点过关】锂锰电池的体积小、性能优良，是常用的一次电池。该电池反应原理如图所示，其中电解质liclo4溶于混合有机溶剂中，li通过电解质迁移入mno2晶格中，生成limno2。电池正极反应式为。液体燃料电池相比于气体燃料电池具有体积小，无需气体存储装置等优点。一种以肼(n2h4)为燃料的电池装置如图所示。该电池用空气中的氧气作为氧化剂，koh作为电解质。负极发生的电极反应式为：。化学家正在研究尿素动力燃料电池，尿液也能发电。用这种电池直接去除城市废水中的尿素，既能产生净化的水，又能发电，尿素燃料电池结构如图所示，甲电极反应式为：。乙烯催化氧化成乙醛可设计成如下图所示的燃料电池，能在制备乙醛的同时获得电能，其总反应：2ch2=ch2o22ch3cho。正极反应式为：。“神舟7号”宇宙飞船的能量部分来自太阳能电池，另外内部还配有高效的mcpc型燃料电池，该电池可同时供应电和水蒸气，所用燃料为氢气，电解质为熔融的碳酸钾，已知该电池的总反应为2h2o2=2h2o，正极反应式为_。大功率的镍氢电池使用在油电混合动力车辆中。镍氢电池(nimh电池)正极板材料为niooh，负极板材料为吸氢合金，充电时阳极反应为，放电时负极的电极反应式为。铁镍蓄电池充放电时的总反应：feni2o33h2ofe(oh)22ni(oh)2，电池放电时，负极反应式为，电池充电时，阳极反应式为_。有人设想以n2和h2为反应物，以溶有a的稀盐酸为电解质溶液，可制造出既能提供电能，又能固氮的新型燃料电池，装置如下图所示，电池正极的电极反应式是。利用原电池工作原理测定汽车尾气中co的浓度，其装置如下图所示。该电池中o2可以在固体介质nasicon(固溶体)内自由移动，工作时负极发生的电极反应式为。微生物燃料电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置。某微生物燃料电池的工作原理如下图所示，hs在硫氧化菌作用下转化为so的反应式是。co(nh2)2h2o6e=co2n26h；通入氧气的一极是正极，正极发生还原反应，发生的反应是o24h4e=2h2o；正极上氧气得电子和二氧化碳反应生成碳酸根离子，电极反应式为o22co24e=2co；根据电池工作原理图，该电池的环境是碱性环境，电池正极的电极反应式：nioohh2oe=ni(oh)2oh，充电是电解池，发生的电极反应式与原电池的电极反应式是相反的，即阳极电极反应式：ni(oh)2ohe=nioohh2o，负极电极反应式：mhnnohne=mnh2o；根据方程式可知正极为ni2o3、负极为fe，电池放电时，负极铁失去电子转化为氢氧化亚铁，电极反应为fe2oh2e=fe(oh)2，电池充电时，阳极失去电子，根据方程式可知该是氢氧化镍失去电子转化为ni2o3，即电极反应式为2ni(oh)22oh2e=ni2o33h2o；该电池的本质反应是合成氨反应，氨气与hcl反应生成氯化铵，则电解质溶液为氯化铵溶液，电池中氢气失去电子，在负极发生氧化反应，氮气得电子在正极发生还原反应，则正极反应式为n28h6e=2nh；该装置是原电池，通入一氧化碳的电极a是负极，负极上一氧化碳失去电子发生氧化反应，电极反应式为coo22e=co2；酸性环境中反应物为hs产物为so，利用质量守恒和电荷守恒进行配平，电极反应式：hs4h2o8e=so9h。【答案】mno2eli=limno2n2h44oh4e=n24h2oco(nh2)2h2o6e=co2n26ho24h4e=2h2oh2co2e=co2h2oni(oh)2ohe=nioohh2o，mhnnohne=mnh2ofe2oh2e=fe(oh)2，2ni(oh)22oh2e=ni2o33h2on28h6e=2nhcoo22e=co2hs4h2o8e=so9h【考点演练】（1）钴酸锂电池的正极采用钴酸锂(licoo2)，负极采用金属锂和碳的复合材料，该电池充放电时的总反应式：licoo26cli1xcoo2lixc6，写出放电时负极的电极反应。(2)pbso4热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。基本结构如图所示，其中作为电解质的无水liclkcl混合物受热熔融后，电池即可瞬间输出电能。该电池总反应为pbso42liclca=cacl2li2so4pb。负极反应式为_。(3)氨氧燃料电池具有很大的发展潜力。氨氧燃料电池工作原理如下图所示。a电极的电极反应式是_。(4)磷酸燃料电池是目前较为成熟的燃料电池之一，其基本组成及反应原理如图所示，该电池正极的电极反应为_。(5)h3po2也可用电渗析法制备。“四室电渗析法”工作原理如图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过),阳极的电极反应式_。（6）研究证实，co2也可在酸性水溶液中通过电解生成甲醇，则生成甲醇的反应发生在_极，该电极反应式是_。（7）用一种阴、阳离子双隔膜三室电解槽，可使废水中nh在某一室富集，模拟装置如图所示，阴极的电极反应式_。（8）)以no2、o2、熔融nano3组成的燃料电池装置如下图所示，在使用过程中石墨电极反应生成一种氧化物y，则该电极的电极反应式为。(9)近几年开发的甲醇燃料电池是采用铂作电极,电池中的质子交换膜只允许质子和水分子通过。其工作原理的示意图如下,pt(a)电极是电池的极,电极反应式为,pt(b)电极发生(填“氧化”或“还原”)反应,电极反应式为,电池的总反应式为。(10)下图是利用微生物燃料电池处理工业含酚废水的原理示意图,电极a附近发生的反应是。(11)下图为绿色电源“二甲醚燃料电池”的工作原理示意图 (a、b均为多孔性pt电极)。b电极是(填“正”或“负”)极, a电极上的电极反应式为。(12) 开发新能源是解决大气污染的有效途径之一。直接甲醇燃料电池(简称dmfc)由于结构简单、能量转化率高、对环境无污染,可作为常规能源的替代品而越来越受到关注。dmfc工作原理如下图所示,通入a气体的电极是原电池的极(填“正”或“负”),其电极反应式为。(13) 以al和nio(oh)为电极,naoh溶液为电解液组成一种新型电池,放电时nio(oh)转化为ni(oh)2,该电池反应的化学方程式是。(14) 与mno2-zn电池类似,k2feo4-zn也可以组成碱性电池,k2feo4在电池中作为正极材料,其电极反应式为,该电池总反应的离子方程式为。(15)mg-h2o2电池可用于驱动无人驾驶的潜航器。该电池以海水为电解质溶液，示意图如下，h2o2在石墨电极上发生的电极反应式为。答案与解析应式是2nh36e6oh=n26h2o。（4）燃料电池中，正极上o2得电子，和氢离子反应生成水，电极反应式为o24h4e=2h2o。(5)阳极发生氧化反应，由于oh的放电性大于so，则在反应中oh失去电子，电极反应式为2h2o4e=4ho2。(6)根据题意，二氧化碳在酸性水溶液中通过电解生成甲醇，co2中c呈4价，ch3oh中c呈2价，结合反应前后碳元素化合价变化，可知碳元素的化合价降低，得到电子，故该电极为阴极，电极反应式为co26h6e=ch3ohh2o。（7）阴极上h发生还原反应，电极反应式为2h2e=h2。(8) 因为石墨电极上通入的o2得电子，故在石墨电极上no2失电子，与迁移过来的n结合生成+5价n o32的氧化物n2o5，电极反应式为no2+no32-e-=n2o5。(9)从示意图中可以看出电极pt(a)上ch3oh转化为co2,发生氧化反应,为负极,酸性介质中电极反应式为ch3oh+h2o-6e-=co2+6h+;pt(b)电极上o2得电子发生还原反应,为正极,电极反应式为o2+4h+4e-=2h2o。（10）燃料电池是原电池,可将化学能转化为电能,a正确;燃料电池中通入氧气的一极发生还原反应,是正极,加燃料的一极发生氧化反应,是负极,电极b发生的反应为4h+o2+4e-2h2o,氢离子被消耗,ph增大,c错误;电极a是苯酚被氧化生成co2和h+,电极反应式为c6h6o-28e-+11h2o6co2+28h+。(11)二甲醚是燃料,所以a极是负极,b极是正极。a电极上发生氧化反应,由图可知是酸性电池,由二甲醚燃烧化学方程式可知反应转移12个电子,产物为二氧化碳,由电荷守恒得出电极反应式。(12)根据甲醇燃料电池的工作原理图可知,电子由通入a气体的电极流出,所以通入a气体的电极是负极,甲醇在负极失电子生成co2 ,则电极反应式为ch3oh-6e-+h2o=co2+6h+。(13)利用题中信息可知放电时nio(oh)作正极,发生还原反应,则al作负极,因电解质溶液为naoh,则放电时al极发生氧化反应生成naalo2,由此容易写出电池总反应式。(14)正极发生还原反应,k2feo4被还原为fe3+,由于是碱性环境,故生成fe(oh)3,电极反应式为feo42-+3e-+4h2o=fe(oh)3+5oh-;负极发生氧化反应,由于是碱性环境,zn被氧化生成 zn(oh)2,电极反应式为zn-2e-+2oh-=zn(oh)2。两电极反应式相加得2feo42-+3zn+8h2o=2fe(oh)3+3zn(oh)2+4oh-。(15) 石墨电极为正极，h2o2发生还原反应生成oh-，电极反应式为h2o2+2e-=2oh-。【答案】 (9) 负