2020届高考化学难点点点过专题10电极反应式的正确书写（含解析）.docx

专题10电极反应式的正确书写【考向分析】电化学专题是化学基本理论中的重要内容，是每年高考的必考点。由于电化学试题题材广、信息新、陌生度大。虽然该类试题貌似新颖，但应用的解题原理还是原电池的知识，只要细心分析，实际上得分相对比较容易。此类题型主要考查角度有电池正、负极的判断，电极产物的判断，溶液pH的变化，电池充、放电时电极反应式的书写，电子(电流)方向的判断，离子移动方向的判断及电化学有关计算等。其中电极反应式书写是电化学的核心考点，也是易错点。电极反应属于氧化还原反应的半反应，高考主要从下面三个方面进行考查，根据给出两个电极反应式，写总反应式；给出总反应式，写出电极反应式；根据信息给予知识，写电极反应式和总反应式。 【考点归纳】电极反应式是指在电化学反应中，原电池放电时的正、负极(或电解池电解时的阴、阳极)发生的还原、氧化反应得失电子的离子反应式(包括极区溶液中的微粒参加的反应在内)。其实质均是将氧化还原反应分割成氧化和还原两个半反应的反应式，并且伴随着电子的得失和转移。1.电极反应式和总反应式的书写规则（1）电极反应式的书写规则：原电池放电时的正、负极(或电解池电解时的阴、阳极)的电极反应式中各微粒的化学式均严格按照离子方程式的书写规则进行书写(即除了易溶且易电离的物质才可拆成离子形式，其它物质一律只写成化学式)。电极反应式不仅写出被氧化和被还原的物质及其产物外，还须包括该极区周围电解质溶液中参加了离子反应的微粒在内 (注意：由于盐类的水解程度一般很小，因此可不考虑某些离子的水解反应) 。原电池放电时的正、负极(或电解池电解时的阴、阳极)的电极反应式都应满足氧化还原反应的电子得失守衡。（2）总反应式的书写规则：将原电池放电时的正、负两极(或电解时的阴、阳两极)的电极反应式相加所得的和即为总反应式(这里系指狭义的总反应式)。电解质溶液中来自两极的电极反应所分别产生的离子，在溶液中相向迁移，相遇并相互发生的离子反应，可单独书写离子方程式，当然也可写入总反应式而得到广义的总反应式(由于这些离子反应的化学计量数关系和电极反应式是一致的)。以上所得的总反应式一般为离子方程式，也可改写成对应的化学方程式。2.原电池中电极反应式的书写（1）先确定原电池的正负极，列出正负极上的反应物质，并标出相同数目电子的得失。（2）注意负极反应生成的阳离子与电解质溶液中的阴离子是否共存。若不共存，则该电解质溶液中的阴离子应写入负极反应式,如AlCuNaHCO3溶液构成的原电池中，因Al失去电子生成的Al3+能与HCO3反应：Al3+3HCO3=Al(OH)3+3CO2，故铝件（负极）上发生的反应为：Al3e+3HCO3=Al(OH)3+3CO2，而不是仅仅写为：Al3e=Al3+。（3）在正负极上发生的电极反应不是孤立的，它往往与电解质溶液紧密联系。若正极上的反应物质是O2，且电解质溶液为中性或碱性，电极反应式中不能出现H+，且水必须写入正极反应式中，与O2结合生成OH-，若电解质溶液为酸性，电极反应式中不能出现OH，且H+必须写入正极反应式中，与O2结合生成水，若为熔融化合物，则不可能出现OH或H+。（4）正负极反应式相加（电子守恒）得到电池反应的总反应式。若已知电池反应的总反应式，可先写出较易书写的电极反应式，然后在电子守恒的基础上，总反应式减去较易写出的电极反应式，即得到较难写出的电极反应式。【易错提醒】从理论上讲，任何一个自发的氧化还原反应均可设计成原电池。而两个电极相加即得总的反应方程式。所以对于一个陌生的原电池，只要知道总的反应方程式和其中的一个电极反应式，就可写出另一个电极反应式。在同一个原电池中，负极失去电子的总数一定等于正极得到电子的总数，所以在书写电极反应式时，要注意电荷守恒。这样可避免在有关计算时产生错误或误差，也可避免由电极反应式写总反应方程式或由总方程式改写电极反应式时所带来的失误。如果是在碱性溶液中，则不可能有H+出现，同样在酸性溶液中，也不能出现OH。由于CH4、CH3OH等燃料电池在碱性溶液中，碳元素是以CO32离子形式存在的，故不是放出CO2。3.电解池中电极反应式的书写（1）首先看阳极材料，如果阳极是活泼电极（金属活动顺序表Ag以前），则应是阳极失电子，阳极不断溶解，溶液中的阴离子不能失电子。（2）如果阳极是惰性电极（Pt、Au、石墨），则应是电解质溶液中的离子放电，应根据离子的放电顺序进行书写电极反应式。阳极（惰性电极）发生氧化反应，阴离子失去电子被氧化的顺序为：S2-SO32-I-Br -Cl-OH-水电离的OH-含氧酸根离子F-。阴极发生还原反应，阳离子得到电子被还原的顺序为：Ag+Hg2+Fe3+Cu2+（酸电离出的H+）Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+（水电离出的H+）Al3+Mg2+Na+Ca2+K+。（注：在水溶液中Al3+、Mg2+、Na+、Ca2+、K+这些活泼金属阳离子不被还原，这些活泼金属的冶炼往往采用电解无水熔融态盐或氧化物而制得）。【易错提醒】分析电解池问题的一般程序为：找电源(或现象)判两极写电极反应式得总反应式。连电源正极的为阳极，阳极上发生氧化反应；连电源负极的为阴极，阴极上发生还原反应，两电极反应式之和即为电池总反应式。电极材料：惰性电极指Pt、Au、石墨；活性电极指除Pt、Au、石墨外的金属材料。4.可充电电池电极反应式的书写（1）可充电电池是联系原电池与电解池的桥梁，它也是电化学知识的重要知识点。放电为原电池反应，充电为电解池反应。原电池的负极反应与电解池的阴极反应，原电池的正极反应与电解池的阳极反应互为逆反应。（2）对于可充电电池，放电时为原电池，符合原电池工作原理，负极发生氧化反应，正极发生还原反应；外电路中电子由负极流向正极，内电路中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。（3）可充电电池充电时为电解池，阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应；充电时电池的“”极与外接直流电源的正极相连，电池的“”极与外接直流电源的负极相连。【过关练习】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（碱性），示意图如下，H2O2在石墨电极上发生的电极反应式为。16.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 。17.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： 。18.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： 。19.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： 。20.“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_。参考答案1.LixC6xe=C6xLi2.Ca2Cl2e=CaCl23.2NH36e6OH=N26H2O4.O24H4e=2H2O5.2H2O4e=4HO26.阴CO26H6e=CH3OHH2O7.2H2e=H28.NO2+ NO32-e-=N2O59. 负CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+还原O2+4H+4e-=2H2O 2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O10.C6H6O-28e-+11H2O6CO2+28H+11.正CH3OCH3-12e-+3H2O=2CO2+12H+12.负CH3