原电池原理及电极方程式的书写_图文_百度文库
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原电池原理及电极方程式的书写
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你可能喜欢考点：常见化学电源的种类及其工作原理,电解原理
专题：电化学专题
分析：（1）没有外接电源且能自发进行氧化还原反应的装置为原电池；&&（2）燃料电池中，负极上燃料失电子发生氧化反应；（3）燃料电池中，正极上氧化剂得电子发生还原反应；（4）乙池为电解池，A作阳极，B作阴极，阳极上氢氧根离子放电，阴极上银离子放电；（5）若刚开始即将乙池中的两电极材料交换，该装置为电镀池，银作阳极，阳极上银失电子发生氧化反应，阴极上银离子得电子发生还原反应，电解质溶液浓度不变；&（6）阴极上析出金属，则在金属活动性顺序表中金属元素处于H元素后，根据串联电池中转移电子数相等知，丙中析出金属元素需要的电子等于或小于乙池中转移电子数，据此确定含有的金属元素，根据转移电子相等计算．
解：（1）燃料电池是化学能转变为电能的装置，属于原电池，故答案为：原电池；（2）该燃料电池中，甲醇失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水，电极反应式为：CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O，故答案为：CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O；（3）燃料电池中，正极上氧化剂氧气得电子和氢离子反应生成水，电极反应式为O2+4e-+4H+=2H2O，故答案为：O2+4e-+4H+=2H2O；（4）乙池为电解池，A作阳极，B作阴极，阳极上氢氧根离子放电生成氧气，阴极上银离子放电氢气，所以其电池反应式为：4AgNO3+2H2O═4Ag↓+O2↑+4HNO3，故答案为：4AgNO3+2H2O═4Ag↓+O2↑+4HNO3；（5）若刚开始即将乙池中的两电极材料交换，该装置为电镀池，银作阳极，阳极上银失电子发生氧化反应，电极反应式为Ag-e-=Ag+，阴极上银离子得电子发生还原反应，电解质溶液浓度不变，其pH不变，故答案为：Ag-e-=Ag+；不变；（6）阴极上析出金属，则在金属活动性顺序表中金属元素处于H元素后，根据串联电池中转移电子数相等知，丙中析出金属元素需要的电子等于或小于乙池中转移电子数，据此确定含有的金属元素，析出5.40g时转移电子是0.05mol，A、硫酸镁中镁元素处于H元素前，所以阴极上不析出金属单质，故错误；B、电解硫酸铜溶液时，阴极上析出1.60g铜需要转移电子0.05mol，故正确；C、氯化钠中钠元素处于氢元素前，所以阴极上不析出金属单质，故错误；D、电解硝酸银溶液时，阴极上析出1.60g银需要转移电子0.0148mol＜0.05mol，故正确；故选BD；串联电路中转移电子相等，5.40g时转移电子是0.05mol，当转移0.05mol电子时，消耗氧气的体积=0.05mol4×22.4L/mol=0.28L，故答案为：BD；0.28．
点评：本题考查了原电池和电解池原理及物质的量的有关计算，还涉及电极反应式的书写，注意（6）题中，丙中析出金属元素需要的电子等于或小于乙池中转移电子数，为易错点
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科目：高中化学
下列离子方程式书写正确的是（　　）
A、石灰石跟稀盐酸反应：CO32-+2H+=CO2↑+H2&OB、铁与硫酸铁溶液反应：Fe+Fe3+=2Fe2+C、A1C13溶液中加入足量的氨水：Al++3OH-=Al（OH）3↓D、铁粉投入到硫酸铜溶液中：Fe+Cu2+=Fe2++Cu
科目：高中化学
工业废水中常含有一定量的Cr2O72-和CrO42-，它们对人类及生态系统产生很大损害，必须进行处理后方可排放．常用的处理方法有两种．方法1：还原沉淀法．该法的工艺流程为：CrO42- Cr2OCr3+Cr（OH）3其中第①步存在平衡：2CrO42-（黄色）+2H+?Cr2O72-（橙色）+H2O（1）若第①步中平衡体系的pH=2，则该溶液显色；向该溶液中加入Ba（NO3）2溶液（已知BaCrO4为黄色沉淀）则平衡移动（填“向左”或“向右”或“不变”），溶液颜色将．（2）能说明第①步反应达平衡状态的是（选填编号）A．Cr2O72-和CrO42-的浓度相同&&&&B．2υ（Cr2O72-）=υ（CrO42-）&& C．溶液的颜色不变（3）若改变条件使平衡状态的第①步反应向正反应方向移动，则该反应（选填编号）．A．平衡常数K值可以不改变&&&& &B．再达平衡前正反应速率一定大于逆反应速率C．Cr2O72-的浓度一定增大&&&&&&D．平衡移动时正反应速率一定先增大后减小（4）第②步中，还原1mol&Cr2O72-离子，需要mol的FeSO4?7H2O．（5）第③步生成的Cr（OH）3在溶液中存在以下沉淀溶解平衡：Cr（OH）3（s）?Cr3+（aq）+3OH-（aq）带温下，Cr（OH）3的溶度积Ksp=c（Cr3+）?c3（OH-）=10-32，要使c（Cr3+）降至10-5mol/L，溶液的pH应调至．方法2：电解法．该法用Fe做电极电解含Cr2O72-的酸性废水，随着电解的进行，在阴极附近溶液pH升高，产生Cr（OH）3沉淀．（6）用Fe做电极的原因为．（7）在阴极附近溶液pH升高的原因是（用电极反应解释），溶液中同时生成的沉淀还有．
科目：高中化学
草酸晶体的组成可表示为H2C2O4?xH2O，现做如下实验，请回答相关问题．①称取6.3g纯草酸晶体，将其配置成100.0mL水溶液为待测溶液；②取25.0mL待测溶液放入锥形瓶中，再加入适量的稀硫酸；③用浓度为0.4mol/L的KMnO4标准溶液进行滴定，滴定时发生的反应为：2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4═K2SO4+2MnSO4+10CO2↑+8H2O（1）滴定时，将KMnO4标准溶液装在（填“酸式”或“碱式”）滴定管中．（2）若所用的KMnO4溶液因久置而导致浓度变小，则测得的x值会（填“偏大”、“偏小”或“无影响”）．（3）判断达到滴定终点的现象是，此时用去12.50mL&KMnO4溶液，则x=．
科目：高中化学
某种对苯二甲酸酯常用作塑料增塑剂，其结构简式如图所示．（R表示相同的烃基）I．甲同学通过燃烧法确定某对苯二甲酸酯M的含氧量（质量分数）为23.0%．请回答下列问题：（1）请确定M的分子式为．（2）有关对苯二甲酸酯M的说法正确的是．A．M能与稀硫酸溶液反应生成醇和羧酸B．1mol&M在催化剂、加热的条件下最多与5molH2反应C．M能发生氧化反应D．II．乙同学研究工业合成对苯二甲酸酯的性质如下：已知M与NaOH溶液反应生成两分子的C，而且E不能发生银镜反应．请回答下列问题：（1）请写出E的结构简式：E．（2）写出下列反应的化学方程式：D与足量NaHCO3溶液的反应．C生成E的反应．（3）D物质的环上一氯代物有种．（4）N物质是比D物质少一个羧基的化合物，请写出N所有的同分异构体（含苯环）结构简式．
科目：高中化学
Ⅰ．实验室配制1mol/L&Na2CO3溶液250ml．（1）需要固体Na2CO3g；（2）该溶液中的阳离子数目为个；（3）需要物质的量浓度为5mol/L&的Na2CO3溶液ml；（4）将该溶液与足量稀硫酸反应，产生的气体在标准状况下的体积为L．（5）配制该溶液的操作顺序是（用字母表示，不重复使用）．A．称量&&&&B．洗涤&&&&C．定容&&&&D．溶解&&&&E．摇匀&&&&F．转移Ⅱ．现有四种可溶性盐，其阳离子分别是K+、Ba2+、Fe3+、Ag+中的某一种，阴离子分别是Cl-、SO42-、CO32-、NO3-中的某一种．小华同学说，不用做实验就可以确定这四种盐，那么他确定的四种盐的化学式分别为：．
科目：高中化学
设NA表示阿伏加德罗常数的值．下列说法正确的是（　　）
A、标准状况下，0.1molCl2溶于水，转移的电子数目为0.2NAB、常温常压下，18gH2O中含的质子数为10NAC、标准状况下，11.2LCH2Cl2中含有的分子数目为0.5NAD、常温常压下，2.24LCO和CO2混合气体中含有的碳原子数目为0.1NA
科目：高中化学
能用H++OH-=H2O来表示的化学反应是（　　）
A、氢氧化钠溶液和稀硝酸反应B、氨水和稀盐酸反应C、Ba（OH）2溶液滴入稀硫酸中D、二氧化碳通入澄清石灰水中
科目：高中化学
下列实验操作完全正确的是（　　）
A、实验：钠与水的反应；操作：用镊子从煤油中取出金属钠，切下绿豆大小，放入装满水的烧杯中B、实验：配制一定浓度的氯化钾溶液500mL；操作：准确称取氯化钾固体，放入到500mL的容量瓶中，加水溶解、振荡、定容、摇匀C、实验：闻氯气法的方法；操作：用手轻轻地在瓶口扇动，使极少量氯气飘进鼻孔D、实验：分离出分液漏斗中所需的上层液；操作：下层液体从分液漏斗下端管口放出，关闭活塞，换一个烧杯，上层液体继续从分液漏斗下端管口放出谈谈原电池电极反应式的书写技巧
当前位置：>>>>>>>>
一般来说，原电池电极反应式的书写应注意一下四点：
1.首先判断原电池的正负极
如果电池的正负极判断失误，则电极反应必然写错。一般来说，较活泼的金属失去电子，为原电池的负极，但不是绝对的。如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－6e－=== 2Al3+
正极：6H2O +6e－=== 6OH－+3H2↑ 或 2Al3++2H2O +6e－+ 2OH－=== 2AlO2－ + 3H2↑
再如，将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，此时的电极反应为：
负极：Cu－2e－=== Cu2+
正极：2NO3－ + 4H+ +2e－=== 2NO2↑+2H2O
2.要注意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。如氢－氧燃料电池就分酸式和碱式两种，在酸性溶液中的电极反应：
负极：2H2－4e－=== 4H +
正极O2 + 4H+ + 4e－=== 2H2O
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.还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。
4.抓住总的反应方程式
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。
举例分析：
【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：第一步：找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，在负极反应。即：负极：CH3OH（还原剂）→ CO32－ （氧化产物）
第二步：分析电子转移的物质的量，CH3OH中碳元素为－2价，CO2－ 3中碳元素为+4价，1 mol CH3OH转移6 mol电子。即负极：CH3OH→ CO32－&+ 6e－
第三步：依据电荷原理配平以上电极反应式，缺少的物质从反应介质中寻找。因为该电池为碱性电池，而且左右相差8 mol负电荷，所以应该在左边添加8 mol OH－。即：
负极：CH3OH + 8OH－ ===& CO32－& + 6e－
第四步：OH－或H+ 与H2O为对应关系，即一边有OH－或H+，则另一边有H2O。所以负极反应式为：
CH3OH + 8OH－ ===&CO32- + 6e－ + 6H2O或CH3OH－6e－+ 8OH－ ===& CO32－ + 6H2O
答案：CH3OH + 8OH－===& CO32－&+ 6e－+ 6H2O或CH3OH－6e－+ 8OH－===& CO32－& + 6H2O
变式& 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_____。
解析：还原剂为CH3OH，氧化产物为CO2，在负极1 mol CH3OH生成CO2共转移6 mol 电子，在上题第三步中需要在右边添加6 mol H+，在第四步中应该有1 mol H2O参加反应，即负极电极反应式为CH3OH + H2O === CO2↑+ 6e－+6H+ 或
CH3OH－ 6e－+H2O ===& CO2↑+ 6H+
答案：CH3OH + H2O === CO2↑+ 6e－+6H+ 或CH3OH－ 6e－+H2O ===& CO2↑+ 6H+
【例题2】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，因此C错；电池工作时，电子从负极出来经过外电路流到正极，又称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+& ===& 2H2O
② 放电时，负极反应为：CH3OH－6e－+ 8OH－ ===& CO32－& + 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：4OH－－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________________________。
解析：（1）放电时，正极是O2得电子，但溶液是碱性的，电极反应式是：
O2 + 4e－+ &2H2O ===& 4OH－。充电时，原电池的负极与电源的负极相连接，让发生了氧化反应的原电池的负极被还原，
阴极发生的是得电子的还原反应，即CO32－+ 6e－+ 6H2O === CH3OH + 8OH－。
（2）熔融的K2CO3为电解质时，电极反应中只有 CO32－ 参与反应或作为产物，没有H+、OH－。
答案：（1）①③④& （2）负极：CH3OH－6e－+ 8OH－=== CO32－+ 6H2O；
正极：O2& + 4e－+ 2H2O ===& 4OH－。
练习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：
下列说法不正确的是&&&&&&&&&&&&&&&&&&
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
解析：A项Li从零价升至正价，失去电子，作为负极，故正确；B项反应逆向进行时。反应物只有一种，故化合价既有升，又有降，所以既发生氧化反应又发生还原反应，故正确；C项由于Li可以与水反应，故电解质应为非水材料正确；D项原电池中阳离子应迁移至正极失电子，故错误。
练习3．（2011浙江高考）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－
C．液滴下的Fe因发生还原反应而被腐蚀，生成的Fe2＋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－=== Cu2＋
解析：液滴边缘O2多，在碳粒上发生正极反应O2 + 2H2O + 4e－=== 4OH－。液滴下的Fe发生负极反应，
Fe－2e－=== Fe2＋，为腐蚀区（a）。A选项错误，Cl－由b区向a区迁移；B选项正确；C选项错误，液滴下的Fe因发生氧化反应而被腐蚀；D选项错误，Cu更稳定，作正极，反应为O2 + 2H2O + 4e－=== 4OH－。
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