对于一个原电池的工作原理,若它的电解质是浓硝酸,两电极分

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例4、用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质,CO为负极可燃气,空气与CO2的混合气为正极助燃气,制得在650 ℃下工作的燃料电池,根据总反应完成有关的电池反应式。 书写电极反应式应注意的问题:
1.遵守三守恒、加和性原则和共存两原则 2.遵循酸(碱)性溶液不添加H+ (OH- );
中性溶液中反应物不加
H+ 和OH- 来使电荷守恒 3.电解质为固体时,根据信息传递什么离子一般
就考虑加什么,熔融电解质时应考虑添加电解质本身电离出来的离子 4.两极同时写电子转移数目应相等
九江县第一中学高三备课组 2014届高三化学一轮复习 1、掌握原电池的形成条件,理解原电池的
工作原理; 2、能够正确地判断原电池的两个电极,能够正
确地书写电极反应及总反应; 3、了解常见化学电源的种类及特点,能够认识
和 书写几种新型电池的电极及电极反应。 第2讲
原电池 A Zn Cu SO42- H+ H+ 稀硫酸 原电池 两种电极 正负极判断
电极反应式的书写 电解质溶液 导电 可能参加反应 导线(传导电子 形成闭合的回路) 有形 无形 自发的氧化还原反应 Zn Cu SO42- H+ H+ 稀硫酸 ——三步解决电极反应式的书写 哪三个步骤?
例1:如图所示,由Al和Cu作电极所构成的原电池,电解质溶液为稀硫酸。 ①Al作
极, ②Cu作
极 ③电极反应式是:
总反应式:
负 正 Al?3e-=Al3+ 2H++2e-=H2↑ 2Al+6H+=2Al3++3H2 ↑ 2Al?6e-=2Al3+ 6H++6e-=3H2↑
例1:如图所示,由Al和Cu作电极所构成的原电池, 如果电解质溶液是NaOH溶液 ①Al作
极, ②Cu作
极 ③电极反应式是:
总反应式:
负 正 Al?3e?
=AlO2? 2H2O+2e?=H2↑ +4OH? +2H2O +2OH? Al?3e-=Al3+ X
例1:如图所示,由Al和Cu作电极所构成的原电池, 如果电解质溶液是NaOH溶液 ①Al作
极, ②Cu作
极 ③电极反应式是:
总反应式:
负 正 2Al?6e?
=2AlO2? 6H2O+6e?=3H2↑ 2Al+2OH?+2H2O=2AlO2?+3H2 ↑
+4H2O +6OH?
例1:如图所示,由Al和Cu作电极所构成的原电池, 如果电解质溶液是浓硝酸 ①Al作
极, ②Cu作
极 ③电极反应式是:
总反应式:
——三步解决电极反应式的书写 1.准确判断正、负极
2.兼顾电解质,确定产物
(特别是产物的价态和形式)
3.三守恒,两极相加得总式。
例2: 已知铅蓄电池的总反应为
Pb+PbO2+2H2SO4
2PbSO4+2H2O 则放电时其负极反应式:
正极反应式:
Pb?2e? PbO2+2e?+SO42?
=PbSO4 放电 充电 +4H+ +2H2O +SO42?=PbSO4
1、(2011·新课标全国卷·11)铁镍蓄电池又称爱
迪生蓄电池,其总反应式为:
Fe+NiO2+2H2O
Fe(OH)2+Ni(OH)2 则放电时其负极反应式:
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原电池、电解池和电镀池知识点分析
原电池、电解池和电镀池知识点分析
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原电池、电解池和电镀池知识点分析
正确区别原电池、电解池和电镀池的不同,掌握原电池、电解规律的应用及有关电解的方法技巧是高考中必考的内容之一,其知识要点是:两个原理(原电池原理、电解原理);一个规律(电解规律);两个应用(原电池原理的应用和电解原理的应用);一类计算(电解的计算)。
一、知识规律:
1、原电池、电解池、电镀池的判定规律
(1)若无外接电源,可能是原电池,然后依据原电池的形成条件分析判断,主要思路是“三看”一看电极(两极为导体且活泼性不同),二看溶液(电极插入电解质溶液中),三看回路(形成闭合回路或两极接触)。
(2)若有外接电源,则可能是电解池或电镀池,当阳极金属与电解质溶液中的金属阳离子相同则为电镀池,其余为电解池。
2、电解规律:
(1)看阳极电极,如果是活泼电极(金属活动性顺序表Ag以前)则电极材料失电子,电极被溶解,溶液中阴离子不失电子。若是惰性电极(Pt、Au、石墨等),则要看溶液中的离子的失电子能力。
(2)判断阴离子放电(失电子)顺序:S2- > I-> Br - > Cl- > OH-> 含氧酸根离子
(3)判断阳离子放电(得电子)顺序:
Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+
(特别注意的是以下阳离子的放电顺序:Fe3+>Cu2+>Fe2+>Zn2+>H+)
二、知识要点
1、原电池、电解池、电镀池比较
将化学能转变成电能的装置
将电能转变成化学能的装置
应用电解原理在某些金属表面镀上一层其它金属的装置
①活动性不同的两电极
②两电极插入电解质溶液③形成闭合回路
①两电极接直流电源
②两电极插入电解质溶液
③形成闭合回路
①镀层金属接电源正极,待镀金属接电源负极。
②电镀液必须含有镀层金属的离子
负极:较活泼金属
正极:较不活泼的金属(或能导电的非金属)
阳极:与电源正极相连
阴极:与电源负极相连
阳极:与电源正极相连(必须是镀层金属)
阴极:与电源负极相连(镀件)
负极:氧化反应,金属失电子
正极:还原反应,溶液中的阳离子得电子
阳极:氧化反应,溶液中的阴离子失电子,或电极金属失电子。
阴极:还原反应,溶液中的阳离子得电子。
阳极:金属电极失电子
阴极:电镀液中阳离子得电子
负极经导线流向正极
电源负极经导线流向阴极
阳极经导线流向电源正极
溶液中离子移动方向
阳离子向正极移动
阴离子向负极移动
阳离子向阴极移动
阴离子向阳极移动
三、方法指导
1、原电池正负极判断
一是由电极材料或电极反应现象等确定原电池的正负极。
方法一:根据原电池电极材料确定
(1)对于金属——金属电极,通常较活泼的金属是负极,较不活泼的金属是正极。(具体还要看金属在电解质溶液中表现出的活泼性)如原电池:
Fe——Cu——稀硫酸中,Fe作负极,Cu作正极;
Al——Mg——KOH溶液中,Al作负极,Mg作正极。
(2)对于金属——非金属电极,金属作负极,非金属作正极。
(3)对于金属——化合物电极,金属作负极,化合物作正极。
方法二、根据电极反应的本质确定
原电池中,负极向外电路提供电子,所以负极上一定发生失电子的氧化反应,正极上一定发生得电子的还原反应。
方法三、根据电极现象确定
某一电极若不断溶解或质量不断减少,该电极发生氧化反应,通常为原电池的负极,若原电池中某一电极上有气体生成、电极质量不断增加或电极质量不变,该电极发生还原反应,通常为原电池的正极。
2、常见原电池正负极产物判断及电极反应式的书写
对于原电池的电极反应,负极是金属,电极反应为M – ne- = Mn+;正极本身或电解质溶液中具有氧化性的粒子(如H+、金属离子、溶解在溶液中的O2等)在正极上得到电子被还原。注意:在正极反应中究竟什么物质得电子,要根据物质的氧化性的强弱、浓度等情况综合考虑。一般地:
酸性溶液:2H+ + 2e- = H2↑
中性或弱酸性溶液:2H2O + O2 + 4e- = 4OH-
不活泼金属盐溶液:Mn+ + ne-= M&
以下对原电池正负极产物进行分类解析
(1)负极反应生成的阳离子与电解质溶液中的阴离子能共存。(一般电解质溶液为酸性)这类原电池负极反应生成的阳离子与溶液中的阴离子不反应,且电解质溶液中的阳离子得电子能力大于溶解在溶液中的氧气得电子能力,所以电解质溶液中的阳离子得电子,从而在原电池的正极析出。
如:Zn——Cu——H2SO4电池
负极:Zn – 2e- = Zn2+& & 正极:2H++2e- = H2↑
Zn——C——CuSO4电池
负极:Zn – 2e- = Zn2+& & 正极:Cu2++2e- = Cu
(2)负极反应生成的阳离子与电解质溶液中的阴离子不共存。则溶液中的阴离子应写入负极反应式如:铅蓄电池,铅蓄电池两极分别为Pb 、PbO2 、电解质溶液为H2SO4,Pb为负极,Pb – 2e- =& Pb2+ ,溶液中的SO42-与Pb2+结合生成难溶于水的PbSO4则电极反应式为
负极:Pb + SO42- - 2e- = PbSO4
正极:PbO2 + 4H+ + SO42- +2e- = PbSO4 + 2H2O&
电池的总反应:2PbSO4 + 2H2O PbO2 + Pb + 2H2SO4 (放电为原电池)
(3)若正极上的反应物质是O2,且电解质溶液为中性或碱性,则H2O 必须写入正极反应式中,且O2生成OH-如:
铝——空气(O2)——海水电池
负极:4Al – 12e- = 4Al3+&
正极:6H2O + 3O2 + 12e- = 12OH-
铁——石墨——NaCl 溶液
负极:2Fe – 4e- =2 Fe2+&
正极:2H2O + O2 + 4e- = 4OH-
镁——铝——NaOH 溶液
负极:4Al + 16OH- -12e- = 4AlO2- +8H2O
正极:6H2O +3 O2 + 12e- = 12OH-
(4)燃料电池(惰性电极)
①若电解质溶液为中性或碱性,则H2O应写入正极反应式如
氢氧燃料电池(30%的KOH溶液)负极:2H2 +4OH- - 4e- = 2H2O
正极:2H2O + O2 + 4e- = 4OH-
电池的总反应:2H2 + O2 = 2H2O
甲烷——空气(O2)——KOH溶液& 负极:CH4 + 10OH- - 8e- = CO32- + 7H2O
正极:4H2O + 2O2 + 8e- = 8OH-
电池的总反应:CH4 + 2O2 + 2KOH = K2CO3 + 3H2O
丁烷——空气——K2CO3 溶液(CO2 为助燃剂,以具有催化作用和导电性能的稀土金属为电极)& &
负极:2C4H10 + 26CO32- - 52e- = 34CO2 + 10H2O
正极:26CO2 + 13O2 +52e- = 26CO32-
电池的总反应:2C4H10 + 13O2 = 8CO2 +10H2O
②若电解质溶液为酸性,则H+ 必须写入正极反应式如
氢氧燃料电池(H2SO4)负极:2H2 – 4e- = 4H+&
正极:O2 + 4H+ + 4e -= 2H2O
电池的总反应:2H2 + O2 = 2H2O
③若电解质为熔融状态下的液体,则传导的是O2- 如
丁烷——空气——掺杂氧化铱(Y2O3)的氧化锆(ZrO2)晶体
负极:2C4H10 -52e- + 26O2- = 8CO2 + 10H2O
正极:13O2 +52e- = 26O2-
电池的总反应:2C4H10 + 13O2 = 8CO2 + 10H2O&
(5)电极反应式的书写方法
在原电池正、负极以及电池总反应方程式的书写时,正、负极电极反应式相加得电池反应式,若已知总反应方程式可以减去较容易写出的电极反应式,从而得到较难写出的反应式。3、常见的原电池
(1)干电池:(锌——锰干电池)
负极(锌筒):Zn – 2e- = Zn2+
正极(石墨):2MnO2 + 2NH4+ +2e- = Mn2O3 + 2NH3 + H2O
电池的总反应:Zn+ 2MnO2 + 2NH4+ = Zn2+ +Mn2O3 + 2NH3 + H2O
(2)锂电池(电解质溶液:亚硫酰氯SOCl2)
负极(锂):8Li – 8e- =8 Li+
正极(石墨):3SOCl2 + 8e- = SO32- + 2S ↓+6Cl-
电池的总反应:8Li + 3SOCl2 = 6LiCl + Li2SO3 +2S↓
(3)铅蓄电池(见电极产物判断)
4、原电池原理应用
(1)制作干电池、蓄电池、高能电池;
(2)比较金属腐蚀的快慢(负极金属先被腐蚀);
(3)防护金属腐蚀(被保护的金属作正极);
(4)比较反应速率(如粗锌与稀硫酸反应比纯锌快);
(5)比较金属活动性强弱(被溶解的负极金属较活泼);
(6)判断溶液pH变化(如发生吸氧腐蚀时,因有正极反应O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-,使溶液pH值升高,正极附近溶液能使酚酞变红)。
(7)根据电池反应判断新的化学电源的变化,(方法是先分析电池反应中有关物质化合价变化,确定原电池正极和负极,然后根据两极变化分析判断其它指定性质的变化)。
5、金属的腐蚀和防护
(1)金属的腐蚀,金属的腐蚀是指金属原子失去电子被氧化而消耗的过程。通常包括化学腐蚀和电化腐蚀,
①化学腐蚀是金属和非金属与其它物质接触而直接发生氧化还原反应而引起的腐蚀。其腐蚀过程没有电流产生。
②电化腐蚀是不纯金属或合金在电解质溶液中发生原电池反应。电化腐蚀过程有电流形成。
如:析氢腐蚀& 在酸性条件下,正极发生2H+ + 2e- =H2↑的反应
& 吸氧腐蚀& 在弱酸性或中性条件下,正极发生2H2O + O2 + 4e- = 4OH-的反应
(2)金属防护方法
① 改变金属内部组织结构,如不锈钢;
② 金属表面覆盖保护层;
③ 电化学保护法。
6、电解池电极产物的判断
根据电解规律分析推断,以电解饱和CuSO4 溶液为例(惰性电极)
通电前:第一步,列出电解质溶液中存在的阴、阳离子(包括电解质和水的电离)
Cu2+& & SO42-& & H+& OH-
通电后:第二步,确定离子移动方向
阴离子向阳极移动,阳离子向阴极移动。即Cu2+ 、H+ 向阴极移动,SO42-、OH- 向阳极移动。
第三步判断阴、阳两极离子的放电能力
阳极:阴离子失电子能力OH->SO42-& 所以OH-失电子
阴极:阳离子得电子能力Cu2+>H+& 所以Cu2+ 得电子
第四步写出电极反应式
阳极:4OH- - 4e- = 2H2O + O2↑
阴极:2Cu2+ + 4e- = 2Cu
第五步电解结果分析(包括两极现象、水的电离平衡、离子浓度、溶液的酸碱性、p H变化等)
阴极上有红色铜析出,阳极上有气体产生,且生成的气体能使带火星的木条复燃。
由于阳极 O2的放出,使溶液中OH-浓度减小,促进水的电离平衡正向移动,溶液中的H+浓度增大,故pH值减小。
7、用惰性电极电解溶液时各种变化情况分析
(1)电解水型:水、含氧酸、强碱、活泼金属的含氧酸盐(如H2O 、H2SO4 、NaOH、K2SO4 等)的电解。
阴极:4H+ + 4e- = 2H2↑
阳极:4OH- - 4e- = 2H2O + O2↑
总反应:2H2O 2H2 ↑+ O2↑
(2)电解电解质型:无氧酸(HF除外)、不活泼的无氧酸盐(氟化物除外)(如HCl 、CuCl2 等)溶液的电解。
阴极:2H+ +2e- = H2↑
阳极:2Cl- - 2e- = Cl2 ↑
总反应:2HCl& H2 ↑+ Cl2↑
(3)电解水和电解质型:
①活泼金属的无氧酸盐(氟化物除外)(如NaCl)溶液的电解。
阴极:2H+ +2e- = H2↑
阳极:2Cl- -2e- = Cl2↑
总反应:2NaCl + 2H2O& 2NaOH + H2 ↑+Cl2↑
②不活泼金属的含氧酸盐(如CuSO4 、AgNO3 等)溶液的电解。
阴极:4Ag+ + 4e- = 4Ag
阳极:4OH- - 4e- = 2H2O + O2↑
总反应:4AgNO3 + 2H2O& 4Ag + O2 ↑+ 4HNO3
(4)电解离子化合物(熔融的NaCl 、Al2O3等)
阴极:2Na + + 2e- = Na
阳极:2Cl- - 2e- = Cl2↑
总反应:NaCl Na& + Cl2 ↑
8、电解原理的应用
(1)电镀:应用电解原理,在某些金属(或非金属)表面镀上一薄层其它金属或合金的过程。电镀时,镀件作阴极,待镀金属作阳极,电镀液一般是镀层金属的盐溶液。电镀过程中,电解液浓度不变。
阳极:M – ne- Mn+
阴极:Mn+ + ne- M
(2)精炼铜:以精铜作阴极,粗铜作阳极,电解硫酸铜水溶液,阳极粗铜溶解,阴极析出铜。
(3)制取物质:例如用电解饱和食盐水可制取氯气、氢气和烧碱等。
(4)冶炼活泼金属:例如电解法冶炼钠、镁、铝等活泼金属。
9、有关电解计算的方法规律
有关电解的计算通常是求电解后某产物质量、某气体的体积、某元素的化合价以及溶液的pH值、物质的量浓度等,解答此类题的方法一般有两种:一是根据电解方程式或电极反应式列比例式求解;二是利用各电极线路中转移的电子数目守恒列等式求解。
& 在原电池和电解池复习过程中,只有熟练掌握原电池、电解池的工作原理和本质区别,才能对原电池及电解过程进行“由静到动”的描述,从而提高分析问题、解决问题的能力。
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原电池电极反应式的书写
原电池电极反应式的书写原电池电极反应式的书写是近几年高考的重点,也是难点,出题形式常常给出信息让考生书写一些不常见的电极反应式,给学生的学、老师的教都增加了一定的难度。所以在学习或复习这一部分知识时,一定不要死记硬背一些原电池的电极反应式。正确的教法是先让学生真正弄明白电极反应式的书写规则,正确的学法是先理解透电极反应式的书写原则、再掌握好电极反应式的书写方法、最后通过练习来融会贯通书写技巧。现通过实例来谈谈有关电极反应式的书写方法与技巧:一、原电池电极反应式的书写原则1.共存原则 物质得失电子后在不同介质中的存在形式不同,因此电极反应式的书写必须考虑介质环境。负极反应生成的阳离子与电解质溶液中的阴离子能否共存,若不能共存,则该电解质溶液中的阴离子也要写入负极的电极反应式中。碱性介质中不可能有CO2存在,也不可能有大量H+存在并参加反应;酸性介质中不可能有大量OH-存在并参加反应。 2.中性吸氧成碱性原则 在中性介质中,金属通过吸氧所建立起来的原电池反应,其反应的最终产物一定是碱。 因此当正极上的反应物质为O2时(吸氧腐蚀),要注意电解质溶液的性质。3.介质参加反应原则 原电池电极反应式的书写时,一般都有介质电离出的有关离子参与到电极正极或负极所发生的电极反应中。例如,在碱性或中性介质中,得“O”时,在反应式中要加上H2O或OH-;在酸性介质中,失“O”时,在反应式中要要加上H2O或H+。二、原电池电极反应式的书写方法一般来说,任何一个自发的氧化还原反应均可设计成原电池。所以对于一个陌生的原电池,只要知道总的反应方程式, 可根据氧化还原反应的规律(原子失电子,元素化合价升高,发生氧化反应;原子得电子,元素化合价降低,发生还原反应)将原电池分成两个半电池(即拆分法),然后按照“电子守恒→电荷守恒→原子守恒”顺序进行书写。当然,如果知道一个复杂原电池的总反应方程式和其中的一个电极反应式,采用相减方式也可写出另一个电极反应式(即加减法)。原电池电极反应式书写的一般步骤有:1.先判断出原电池的正负极。一般地,较活泼的金属失去电子,为原电池的负极。如铜锌非氧化性强酸溶液的原电池(伏打电池)(电极材料:铜片和锌片,电解质溶液:稀硫酸) 正极(Cu):2H+ +2 e=H2↑;-负极(Zn):Zn -2 e=Zn2+-2.要关注电解质溶液的酸碱性。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。在碱性溶液中,则不可能有大量H出现,同样在酸性溶液中,也不能大量出现OH。同时CH4、CH3OH等燃料电池在碱性溶液中,碳元素是以CO3离子形式存在的,故不是放出CO2。例如:甲烷燃料电池(铂为两极、正极通入O2和CO2、负极通入甲烷、电解液有三种) : (1)电解质是熔融碳酸盐(K2CO3) 正极:2O2+8e+4CO2===4CO3 2-;负极:--2-+CH4-8e+4CO3 2-===5CO2↑+2H2O;-(2)酸性电解质(电解液为H2SO4溶液)负极:CH4-8e+2H2O===CO2↑+8H;正极:2O2+8e+8H==4H2O;(3)碱性电解质(电解液为KOH溶液)正极:2O2+8e+4H2O===8OH;负极:CH4-8e+10OH=== CO3 2-+7H2O;(总反应方:CH4+2O2+2OH== CO3 2-+3H2O)------+-+3. 要注意电子转移的数目。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,要注意电子守恒(特别是两电极反应式同时要求写出时,一定要注意电子守恒。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,碱性锌锰电池(负极—锌筒,正极—MnO2,电解液—KOH溶液)。负极:Zn+ 2OH--2 e= Zn(OH)2;正极:--2MnO2+2H2O+2e=2 MnO(OH)+2OH。但如果只要求写该电池的正极电极反应式时,电极反应式应为最简反应式,即应为:MnO2+H2O+e= MnO(OH)+OH4. 要留意特殊条件下的原电池电极反应式的书写。较活泼的金属常见为原电池的负极 ,但也不是绝对的。如:(1)镁—铝电池(负极—Al,正极—Mg,电解液—KOH溶液)镁片和铝片插入氢氧化钠溶液中组成的原电池虽然镁比铝活泼,但由于铝和氢氧化钠溶液反应失去电子被氧化,因而铝是负极,此时的电极反应为:负极:2Al+8OH-6e===2AlO2-------+4H2O;正极:6H2O+6e===3H2↑+6OH;(2) 铝铜电池浓硝酸原电池(电极材料:铜片和铝片,电解质溶液:浓硝酸)铜片和铝片同时插入浓硝酸中组成原电池时,由于铝在浓硝酸中发生了钝化,铜却失去电子是原电池的负极被氧化。(总反应式:Cu+4H+ +2NO3- =Cu2+ +2NO2↑+2H2O) 即:--正极(Al):4H+ +2NO3- +2e- =2NO2↑+2H2O;负极(Cu):Cu-2e=== Cu-2+三、例题解析:【例题1】CH3OH和O2在KOH溶液中组成燃料电池,该电池的负极反应式为____。解析:一:写出氧化还原反应中的对应关系:氧化剂→还原产物,还原剂→氧化产物;该燃料电池的负极有:CH3OH→ CO3二:依据元素化合价变化分析电子得失的物质的量,CH3OH中碳元素为-2价,CO 3中碳元素为+4价,1 mol CH3OH失去6 mol电子。即:CH3OH - 6e→ CO3三:依据电荷守恒配平电极反应式,缺少的物质或离子从介质中寻找。该电池为碱性电池,而且左右相差8 mol负电荷,所以左边应添加8 mol OH。即:CH3OH + 8OH=== CO3---2-2-2-2-+ 6e四:依据原子守恒配平电极反应式中各原子数。负极反应式为:CH3OH -6e+ 8OH ==CO3--2--+ 6H2O【例题2】据报道,某海军航空站安装了一台250kW的MCFC型的燃料电池.该电池不仅能为航空站提供电能,同时还供应水蒸气,其工作温度为600~700℃,所用的燃料是H2,电解质是熔融的K2CO3.已知该电池的总反应式为:2H2+O2═2H2O,正极的电极反应式是:O2+4e-+2CO2═2CO32-,其负极的电极反应式_____。解析:加减法----如果知道一个复杂原电池的总反应方程式和其中的一个电极反应式,采用相减方式也可写出另一个电极反应式。注意相减时:总反应式和电极反应式中“被消去部分”前的计量数必须相等。所以(2H2+O2═2H2O)--(O2+4e-+2CO2═2CO32-),可得负极的电极反应式为:2H2+2CO32---4e-═2H2O+2CO2。【练习】 若将KOH的碱性反应环境变为酸性环境,则该电池的负极反应式为_____。 答案:CH3OH- 6e+H2O === CO2↑+ 6H【例题3】可用于电动汽车的铝-空气燃料电池,通常以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液,铝合金为负极,空气电极为正极。下列说法正确的是( )A.以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液时,正极反应式为:O2 + 2H2O + 4e= 4OH B.以NaOH溶液为电解液时,负极反应为:Al + 3OH-3e= Al(OH)3↓ C.以NaOH溶液为电解液时,电池在工作过程中电解液的pH保持不变 D.电池工作时,电子通过外电路从正极流向负极-----+解析:电解质溶液显碱性或中性,该燃料电极的正极发生反应为:O2 +2H2O + 4e=4OH,A对;铝作负极,负极反应应该是铝失去电子变为铝离子,在氢氧化钠的溶液中铝离子继续与过量的碱反应生成偏铝酸根,因此负极反应为:Al + 4OH-3e=AlO2+ 2H2O,故B错; 该电池在碱性条件下消耗了碱,反应式为4Al + 3O2 + 4OH= 4AlO2+ 2H2O,溶液pH降低,故C错;电池工作时,电子从负极出来经过外电路流到正极,故D错。 【练习】1.据报道,摩托罗拉公司的一种以甲醇为原料,以KOH为电解质的用于手机的可充电的高效燃料电池,充一次电可持续使用一个月。(1)关于该电池的叙述错误的是_____________.① 放电时,正极反应为:O2 + 4e + 4H === 2H2O② 放电时,负极反应为:CH3OH-6e+ 8OH=== CO3 + 6H2O ③ 充电时,原电池的负极与电源的正极相连接 ④ 充电时,阴极反应为:OH-4e === 2H2O + O2↑(2)若以熔融的K2CO3为电解质,阳极充入CO2与O2的混合气体。试写出该燃料电池的电极反应式:负极______________________;正极________________________。答案:(1)①③④ (2)负极:CH3OH-6e+ 8OH== CO3+ 6H2O; 正极:O2 + 4e+ 2H2O === 4OH。2.市场上经常见到的标记为Li—ion的电池称为“锂离子电池”。它的负极材料是金属锂和碳的复合材料(碳作为金属锂的载体),电解质为一种能传导Li的高分子材料。这种锂离子电池的电池反应为:Li+2Li0.35NiO2 ( )A.放电时,负极的电极反应式:Li-e== Li B.充电时,Li0.85NiO2既发生氧化反应又发生还原反应C.该电池不能用水溶液作为电解质 D.放电过程中Li向负极移动3.将NaCl溶液滴在一块光亮清洁的铁板表面上,一段时间后发现液滴覆盖的圆周中心区(a)已被腐蚀而变暗,在液滴外沿形成棕色铁锈环(b),如图所示。导致该现象的主要原因是液滴之下氧气含量比边缘少。下列说法正确的是( )A.液滴中的Cl由a区向b区迁移B.液滴边缘是正极区,发生的电极反应为:O2 + 2H2O + 4e=== 4OH---+-++----2-----2--+------ -2 Li0.85NiO2 。下列说法不正确的是C.液滴下的Fe因发生还原反应而被腐蚀,生成的Fe由a区向b区迁移,与b区的OH形成Fe(OH)2,进一步氧化、脱水形成铁锈D.若改用嵌有一铜螺丝钉的铁板,在铜铁接触处滴加NaCl溶液,则负极发生的电极反应为:Cu-2e=== Cu-2+-2+四、常见原电池及其电极反应式汇总本文由()首发,转载请保留网址和出处!
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