通用版2019版高考化学一轮复习第七章化学反应速率和化学平衡微专题强化突破10新型化学电源及电极反应式的书写学案新人教版20190122123.doc

1、110 新型化学电源及电极反应式的书写以新型化学电源为载体，考查原电池以及电极反应式的书写，是全国卷的必考热点之一，命题设计主要是选择题，偶有非选择题出现。该类试题常与工业生产、污水处理、能源开发相联系，题材广，信息新，陌生度大，主要考查考生阅读相关材料、提炼关键信息或结合图示等综合分析的能力、知识的迁移应用能力。1电极反应式书写的一般步骤(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。若正极上的反应物质是 O2，且电解质溶液为中性或碱性，则水必须

2、写入正极反应式中，且 O2生成 OH 。若电解质溶液为酸性，则 H 必须写入正极反应式中，O 2生成水。(3)正、负极反应式相加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一极的电极反应式，然后在电子守恒的基础上，总反应式减去较易写出的一极的电极反应式，即得到较难写出的另一极的电极反应式。2氢氧燃料电池在四种常见介质中的电极反应总结负极正极3明确燃料电池电极反应式的书写方法(1)燃料电池中，通入 O2的一极为正极，书写方法是首先书写正极反应式酸性介质：4H O 24e =2H2O；碱性介质：2H 2OO 24e =4OH 。然后用总反应式减去正极反应式得到负极反应式，相

3、减时要求两极得失电子总数相等(即将总反应式中的 O2按比例消去)。(2)实例(以甲醇、O 2的燃料电池为例)酸性介质，如 H2SO4溶液CH3OH 在负极上失去电子生成 CO2气体；O 2在正极上得到电子，在 H 作用下生成 H2O。电极反应式为负极：CH 3OH6e H 2O=CO26H ；2正极： O26e 6H =3H2O。32碱性介质，如 KOH 溶液CH3OH 在负极上失去电子，在碱性条件下生成 CO ；O 2在正极上得到电子生成 OH ，23电极反应式为负极：CH 3OH6e 8OH =CO 6H 2O；23正极： O26e 3H 2O=6OH 。32熔融盐介质，如熔融 K2CO3

4、在电池工作时，CO 移向负极。CH 3OH 在负极上失去电子，在 CO 的作用下生成23 23CO2气体；O 2在正极上得到电子，在 CO2的作用下生成 CO 。电极反应式为23负极：CH 3OH6e 3CO =4CO22H 2O；23正极： O26e 3CO 2=3CO 。32 231肼(N 2H4)空气燃料电池是一种碱性电池，该电池放电时，负极的电极反应式为_。解析：肼空气燃料电池中负极是肼发生反应：N 2H4 4e 4OH =N24H 2O。答案：N 2H44e 4OH =N24H 2O2熔融盐电池具有高的发电效率，因而受到重视，可用 Li2CO3和 Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，

5、CO 为阳极燃气，空气与 CO2的混合气为阴极助燃气，制得在 650 下工作的燃料电池，完成有关电池反应式。负极反应式：2CO2CO 4e =4CO2，23正极反应式：_，电池总反应式：_。解析：本题中电池的电解质是熔融物，而不是电解质溶液，但有自由移动的 CO 存23在。原电池的反应原理实质是氧化还原反应中的电子转移，燃料电池总反应实质是一个燃烧反应，故负极 CO 失去电子，而正极应为 O2得到电子，再与阴极助燃气 CO2结合生成电解质阴离子 CO 。23答案：O 22CO 24e =2CO 2COO 2=2CO2233以甲烷燃料电池为例来分析不同环境下电极反应式的书写。(1)酸性介质(如

6、H2SO4溶液)负极：_；正极：_；总反应式：_。3(2)碱性介质(如 KOH 溶液)负极：_；正极：_；总反应式：_。(3)固体电解质(高温下能传导 O2 )负极：_；正极：_；总反应式：_。(4)熔融碳酸盐(如熔融 K2CO3)负极：_；正极：_；总反应式：_。答案：(1)CH 48e 2H 2O=CO28H 2O28e 8H =4H2OCH42O 2=CO22H 2O(2)CH48e 10OH =CO 7H 2O232O28e 4H 2O=8OHCH42O 22OH =CO 3H 2O23(3)CH48e 4O 2 =CO22H 2O2O28e =4O2CH42O 2=CO22H 2O(

7、4)CH48e 4CO =5CO22H 2O232O28e 4CO 2=4CO23CH42O 2=CO22H 2O4某电池以 K2FeO4和 Zn 为电极材料，KOH 溶液为电解质溶液。下列说法正确的是( )AZn 为电池的负极B正极反应式为 2FeO 10H 6e =Fe2O35H 2O24C该电池放电过程中电解质溶液浓度不变D电池工作时 OH 向正极迁移解析：选 A。A根据化合价升降判断，Zn 化合价只能上升，故为负极材料，K 2FeO4为正极材料，正确；BKOH 溶液为电解质溶液，则正极反应式为FeO 3e 4H 2O=Fe(OH)35OH ，错误；C该电池放电过程中电解质溶液浓度增24

8、大，错误；D电池工作时阴离子 OH 向负极迁移，错误。5镁次氯酸盐燃料电池的工作原理如图，该电池反应为 Mg ClO H 2O = Mg(OH)42Cl ，下列有关说法正确的是( )A电池工作时，C 溶液中的溶质是 MgCl2B电池工作时，a 电极附近的 pH 将不断增大C负极反应式：ClO 2e H 2O=Cl 2OH Db 电极发生还原反应，每转移 0.1 mol 电子，理论上生成 0.1 mol Cl解析：选 B。根据反应方程式知镁作负极而溶解，并与 OH 反应刚好生成氢氧化镁沉淀，因此 C 溶液的溶质是其他金属的盐酸盐，A 错误；根据 ClO Cl OH 知 a 电极是正极，电极反应式

9、为 ClO 2e H 2O=Cl 2OH ，B 正确；负极反应式应该是Mg2e 2OH =Mg(OH)2， C 错误；b 电极是负极，发生氧化反应，D 错误。1电化学气敏传感器可用于监测环境中 NH3的含量，其工作原理示意图如图。下列说法不正确的是( )AO 2在 b 极上发生还原反应B溶液中 OH 向 a 极移动C反应消耗的 NH3与 O2的物质的量之比为 45D负极的电极反应式为 2NH36e 6OH =N26H 2O解析：选 C。A氧气在 b 极发生还原反应，则 b 极为正极，a 极为负极，故 A 正确；B因为 a 极为负极，则溶液中的阴离子向负极移动，故 B 正确；C反应中 N 元素化

10、合价升高 3 价，O 元素化合价共降低 4 价，根据得失电子守恒，消耗 NH3与 O2的物质的量之比为 43，故 C 错误；D负极是氨气发生氧化反应变成氮气，且 OH 向 a 极移动参与反应，故电极反应式为 2NH36e 6OH =N26H 2O，故 D 正确。2最近，科学家研制出一种“软电池” ，这种“软电池”采用薄层纸片作为载体和传导体，在一边附着锌，在另一边附着二氧化锰。电池总反应为Zn2MnO 2H 2O=ZnO2MnO(OH)。下列说法不正确的是( )5A该电池 Zn 为负极，MnO 2为正极B该电池的正极反应为 MnO2e H 2O=MnO(OH)OH C导电时外电路电子由 Zn

11、流向 MnO2，内电路电子由 MnO2流向 ZnD电池工作时水分子和 OH 都能通过薄层纸片解析：选 C。根据电池总反应，Zn 发生氧化反应为负极，MnO 2发生还原反应为正极，故 A 正确；正极发生还原反应，该电池的正极反应为 MnO2e H 2O=MnO(OH)OH ，故B 正确；内电路是离子移动导电，故 C 错误；电池工作时内电路是离子移动导电，水分子和 OH 都能通过薄层纸片，故 D 正确。3一种微生物燃料电池如图所示，下列关于该电池的说法正确的是( )Aa 电极发生还原反应BH 由右室通过质子交换膜进入左室Cb 电极反应式为 2NO 10e 12H =N26H 2O 3D电池工作时，

12、电流由 a 电极沿导线流向 b 电极解析：选 C。 Ab 电极上 N 元素的化合价降低，所以 b 电极是正极，发生还原反应，故 A 错误；B原电池中阳离子从负极移向正极，即 H 由左室通过质子交换膜进入右室，故 B 错误；Cb 电极上发生还原反应，电极反应式为 2NO 10e 12H =N26H 2O， 3故 C 正确；D原电池中电流从正极流向负极，电流由 b 电极沿导线流向 a 电极，故 D 错误。4一种处理污水的燃料电池模型如图所示。该电池工作时，只需把污水注入反应池，细菌就可将污水中的有机物分解，在此过程中释放出电子、质子和乙。下列叙述不正确的是( )AB 电极为正极B气体乙可能为 CO

13、2CO 2在 A 电极得电子D电池工作时，B 电极附近的 pH 逐渐减小6解析：选 A。A根据题意，该电池工作时，只需把污水注入反应池，细菌就可将污水中的有机物分解，在此过程中释放出电子、质子和乙，则 B 电极为负极，A 项错误；B有机物是含碳元素的化合物，有机物失电子生成乙，则气体乙可能为 CO2，B 项正确；C根据上述分析，A 电极为正极，在燃料电池中，氧气在正极得电子，即 O2在 A 电极得电子，C 项正确；D根据题意，细菌将污水中的有机物分解，在此过程中释放出电子、质子和乙，质子(H )浓度增大，则 B 电极附近的 pH 逐渐减小，D 项正确。5我国知名企业比亚迪公司开发了具有多项专利

14、的锂钒氧化物二次电池，其成本较低，对环境无污染，能量密度远远高于其他电池，电池总反应为 V2O5 xLi LixV2O5。下 放 电 充 电列说法正确的是( )A电池在放电时，Li 向负极移动B锂在放电时作正极，充电时作阳极C该电池充电时阳极的反应为 LixV2O5 xe =V2O5 xLiDV 2O5只是锂发生反应的载体，不参与电池反应解析：选 C。A电池在放电时，Li 向负电荷较多的正极移动，A 错误；B锂在放电时作负极，充电时作阴极，B 错误；C该电池充电时阳极发生氧化反应，电极反应式是LixV2O5 xe =V2O5 xLi ， C 正确；D在反应中 V2O5中的 V 元素的化合价也发

15、生了变化，所以 V2O5不只是锂发生反应的载体，D 错误。6某充电宝锂离子电池的总反应为 xLiLi 1 xMn2O4 LiMn2O4，某手机镍氢电 放 电 充 电池的总反应为 NiOOHMH MNi(OH) 2(M 为储氢金属或合金)，有关上述两种电池的 放 电 充 电说法不正确的是( )A锂离子电池放电时 Li 向正极迁移B镍氢电池放电时，正极的电极反应式：NiOOHH 2Oe =Ni(OH)2OH C如图表示用锂离子电池给镍氢电池充电D锂离子电池充电时，阴极的电极反应式：LiMn 2O4 xe =Li1 xMn2O4 xLi解析：选 D。A锂离子电池放电时阳离子移向正极，所以 Li 向正

16、极迁移，故 A 正确；B放电时，正极发生还原反应，反应式为 NiOOHe H 2O=Ni(OH)2OH ，故 B 正确；C题图中锂离子电池为放电过程，而镍氢电池为充电过程，所以是用锂离子电池给镍氢电池充电，故 C 正确；D锂离子电池充电时，阴极的电极反应式：Li e =Li，故 D 错误。77一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意图如下。下列有关该电池的说法正确的是( )A反应 CH4H 2O 3H2CO，每消耗 1 mol CH4转移 12 mol 电子= = = = =催 化 剂 B电极 A 上 H2参与的电极反应为 H22OH 2e =2H2OC电池工作时，CO 向电极 B 移动23D电极 B

17、上发生的电极反应为 O22CO 24e =2CO23解析：选 D。A 选项，甲烷中的 C 为4 价，一氧化碳中的 C 为2 价，每个碳原子失去 6 个电子，因此每消耗 1 mol 甲烷失去 6 mol 电子，所以错误；B 选项，熔融盐中没有氢氧根离子，因此氢氧根离子不能参与电极反应，电极反应式应为H2CO2CO 4e =3CO2H 2O，所以错误；C 选项，CO 应向负极移动，即向电极 A23 23移动，所以错误；D 选项，电极 B 上氧气和二氧化碳得电子生成碳酸根离子，所以正确。8某电动汽车配载一种可充放电的锂离子电池，放电时电池总反应为Li1 xCoO2Li xC6=LiCoO2 C6(x

18、1)。下列关于该电池的说法不正确的是( )A放电时，Li 在电解质中由负极向正极迁移B放电时，负极的电极反应式为 LixC6 xe =xLi C 6C充电时，若转移 1 mol e ，石墨(C 6)电极将增重 7x gD充电时，阳极的电极反应式为 LiCoO2 xe =Li1 xCoO2 xLi解析：选 C。电池放电时，阳离子由负极移向正极，A 项正确；由放电时的总反应看出，LixC6在负极发生失电子的氧化反应，B 项正确；充电反应是放电反应的逆反应，充电时阳极发生失电子的氧化反应：LiCoO 2 xe =Li1 xCoO2 xLi ，D 项正确；充电时，阴极发生得电子的还原反应：C 6 xe

19、 xLi =LixC6，当转移 1 mol 电子时，阴极(C 6电极)析出mol LixC6，增重 7 g，C 项错误。1x9(2017高考全国卷)全固态锂硫电池能量密度高、成本低，其工作原理如图所示，其中电极 a 常用掺有石墨烯的 S8材料，电池反应为 16Li xS8=8Li2Sx(2 x8)。下列说法错误的是( )8A电池工作时，正极可发生反应：2Li 2S62Li 2e =3Li2S4B电池工作时，外电路中流过 0.02 mol 电子，负极材料减重 0.14 gC石墨烯的作用主要是提高电极 a 的导电性D电池充电时间越长，电池中 Li2S2的量越多解析：选 D。原电池工作时，正极发生一系列得电子的还原反应，即：Li2S8Li 2S6Li 2S4Li 2S2，其中可能有 2Li2S62Li 2e =3Li2S4，A 项正确；该电池工作时，每转移 0.02 mol 电子，负极有 0.02 mol Li(质量为 0.14 g)被氧化为 Li ，则负极质量减少 0.14 g，B 项正确；石墨烯能导电，用石墨烯作电极，可提高电极 a 的导电性，C 项正确；充电过程中，Li 2S2的量逐渐减少，当电池充满电时，相当于达到平衡状态，电池中 Li2S2的量趋于不变，故不是电池充电时间越长，电池中 Li2S2的量越多，D 项错误。