2023高考化学15新型电源及电极反应式的书写

专I题I梳理

1.知识迁移破解陌生电池装置

电池类型由陌生装置图迁移到课本熟悉的装置图知识迁移

540X.Ai60（卜7001：

CO,H,<,<>+.►HO（什燃料〈（）、乩「」课本上“14”一负极

负-一（C（）.HI

燃料电池熔融氧化剂“（）、（,（）”》课本上正极

电解质拓体li.CO.-KuT^

止极-“熔融碳酸盐”f课本上“电解质溶液”

6（）0-700<：•*.540I：

0,.（：（>,

氧H燃料电池r作原用

陌生装置图课本上的装置图

负极材料“AlLi”（Li的化合价由0'”一1）至?课本上“Pb（负

放电

Ai।mi■/〒5M；LI+1九TI£5

极广（Ph的化合价由0」4+2）

l*M>?

可逆电池（正极正极材料“C（PK）”（碳元素的化合价由C,=rC）3课本

FU负般）

侣n甩电做钻卯也模相取常电他的构造降低

上“PbO,（正极）”（Pb的化合价由+4—*+2）

陌生装置图那本上的装置因

迁移

电解质“PF,、Li”一二课本中“稀硫酸”

“A”与电源负极相连-课本上••阴极”与电源负极相连-推出

“A”为阴极f发生还原反应

电解池

“B”与电源正极相连f课本上“阳极”与电源正极相连f推出

“B”为阳极f发生氧化反应

2.可充电电池（二次电池）

（1）可充电电池的分析流程

①可充电电池有充电和放电两个过程，放电时是原电池反

应，充电时是电解池反应。

②放电时的负极反应和充电时的阴极反应互为逆反应，放电

时的正极反应和充电时的阳极反应互为逆反应。将负（正）极反

应式变换方向并将电子移项即可得出阴（阳）极反应式。

③充、放电时电解质溶液中离子移动方向的判断

分析电池工作过程中电解质溶液的变化时，要结合电池总反

应进行分析。

a.首先应分清电池是放电还是充电。

b.再判断出正、负极或阴、阳极。

移向移向

放电阳离子匕L正极•阴离子一士负极

移向4.移向

充电阳离子一阴极,阴离了一阳极

移向

总之：阳面子发生还原反应的电极

移向

阴离子A发生氧化反应的电极

(2)可充电电池的思维模型

外接电源负极同一电极

Ir

还原反应:阴极◄---------充电可充电放电------A负极:氧化反应

氧化反应:阳极----------电池------►正极:还原反应

J

外接电源正极同一电极

因此，充电时电极的连接可简记为“负接负后作阴极，正接正

后作阳极”。

命I题I探I究

例1我国科学家研制了一种新型的高比能量锌.碘漠液流电池，其

工作原理示意图如图所示。图中贮液器可储存电解质溶液，提高

电池的容量。下列叙述不正确的是（D）

A.放电时，a电极反应为

I2Br-+2e-===2I-+Br-

B.放电时，溶液中离子的数目增大

C.充电时，b电极每增重0・65g,溶液

中有0.02moll-被氧化

D.充电时，a电极接外电源负极

【解析】根据电池的工作原理示意图可知，放电时a电极上

UBL转化为Br-和1-，电极反应式为I2BL+2e-===21-+Br~A

项正确；放电时正极区LBr-转化为BL和I-,负极区Zn转化为

ZM+,溶液中离子的数目增大，B项正确；充电时b电极发生反

应Zn2++2e-Zn,b电极增重0.65g时，转移0.02mole-,

电极发生反应2「+Br--2e-===I2Br-,根据各电极上转移电子

数相同，则有0.02111011-被氧化，C项正确；放电时a电极为正

极，充电时，a电极为阳极，接外电源正极，D项错误。

例2科学家设计出质子膜H2s燃料电池，实现了利用H2s废气资源

回收能量并得到单质硫。质子膜H2s燃料电池的结构示意图如图

所示。下列说法错误的是（）S-

C1

电极想

A.电极a为电池的负极负

质子同体幽质膜载

B.电极b上发生的电极反应:

ILO/o

电极h;

O2+4H++4e===2H2O

C.电路中每通过4moi电子，在正极消耗44.8LH2s

D.每17gH2s参与反应，有1molH+经质子膜进入正极区

【解析】根据电池的工作原理示意图可知，放电时a电极上

IZBL转化为BL和I-,电极反应式为l2Br-+2e-===2J-+BLA

项正确；放电时正极区LBL转化为BL和I-,负极区Zn转化为

ZM+,溶液中离子的数目增大，B项正确；充电时b电极发生反

应Zn2++2e-Zn,b电极增重0.65g时，转移0.02mole-,

电极发生反应2「+Br--2e===I2Br-,根据各电极上转移电子

数相同，则有0.02111011-被氧化，C项正确；放电时a电极为正

极，充电时，a电极为阳极，接外电源正极，D项错误。

例3[2021・余杭高级中学模拟]某污水处理厂利用微生物电池将镀

倍废水中的CnO7崔化还原，其工作原理如图所示。下列说法不

正确的是（C）

A.电池工作过程中电子由a极流向b极

3+

B.b极反应式：Cr2Of+6e+14H=2Cr+7H2O

C.电池工作过程中a极区附近溶液的pH增大

D.每处理1molO2O＞，可生成33・6L（标准状况下）CO?

【解析】由图分析知a极CH3coOH转化为CO2和Hl发

生氧化反应，为负极，b极CrzO歹和H+转化为C/+，发生还原

反应，为正极。A项，电子由负极流向正极，正确；B项，b极反

-+3

应式为Cr2Or+6e+14H===2Cr+7H2O,正确；C项，由

图知，a极生成H+,故c(H+)增大，pH减小，错误；D项，Imol

Cr2Of转化为C/+得6mole，CH3COOH转化为CO2,每生成

1molCO2失去4mole,故每处理1molCriO7生成COz的物

质的量为，mol(标准状况下33.6L),正确。

例4一种用于驱动检验管道焊缝设备爬行器的CH3OH-O2燃料电

池的工作原理如图所示，下列有关该电池的说法正确的是C)

A.标准状况下，该电池工作时，每消负载

CHOHQ电电

耗22.4LCH30H转移6mol电子'^个Z极、TNaOIHP/极^-o,

-r々Gaa溶液1l>)

B.电子由电极a经负载流向电极b,再经,L-1―J

过氢氧化钠溶液返回电极a,形成闭合回路

C.电池工作时，OH-向电极a移动，溶液的pH减小

D.电极b上发生的电极反应为C>2+4H++4e-===2氏0

【解析】甲醇变为碳酸根离子，碳元素化合价升高，发生氧

化反应，电极a是负极，氧气中氧元素化合价降低，发生还原反

应，电极b是正极。A项，CH30H在标准状况下是液体，不能用

气体摩尔体积进行计算，故A错误；B项，电子由电极a经负载

流向电极b,但电子不经过氢氧化钠溶液返回电极a,故B错误；

C项，电池工作时，阴离子移向负极，所以，OH」向电极a移动，

电极反应为CH3OH-6e+8OH===6H2O+COf,消耗OH,

溶液的pH减小，故C正确；D项，碱性环境下，电极b上发生

的电极反应为02+45+21!20==4011一，故D错误。

强I化I记I忆

1.电极反应式书写的一般步骤（类似氧化还原反应方程式的书写）

列物质预