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。
