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原电池典型例题(一)典型例题【例1】锂电池是一代新型高能电池,它以质量轻、能量高而受到了普遍重视,目前已研制成功多种锂电池,某种锂电池的总反应为Li+MnO2==LiMnO2,下列说法正确的是()A.Li是正极,电极反应为Li-e-==Li+B.Li是负极,电极反应为Li-e-==Li+C.Li是负极,电极反应为MnO2+e-==MnO2-D.Li是负极,电极反应为Li-2e-==Li2+解析:本题根据总反应判断Li被氧化应为负极材料,其失电子成为Li+,正极放电的为MnO2。若已知电池总反应而要写电极反应式,这类题的一般处理方法是:根据“负失氧、正得还”的规律容易先判断负极材料,负极材料若是金属则失电子而变为相应阳离子(注意:Fe失电子应变为Fe2+),负极材料若是其他被氧化的物质(如氢氧燃料电池中的H2、甲烷燃料电池中的CH4)则失电子变为相应氧化产物,然后再推断正极反应。答案:B【例2】一种新型燃料电池,是用两根金属铂做电极插入KOH溶液中,然后向两极上分别通入H2和O2,下解说法不正确的是()A.通入H2的电极为负极
B.通入O2的一极电极反应为4H2O+O2+8e=8OH-
C.随着放电的进行,负极附近pH上升
D.标准状况下通入完全反应后有1mol电子转移
解析:本题考点是原电池部分的基础知识,要求学会会判断电源的正负极,会正确书写电极反应式和总电池反应式,高考对这一问题会从两个方面进行考查:
1.根据给出的两个电极反应式,写总反应式:书写时注意使两个电极反应式得失电子数相等后相加两式,消去反应物和生成物中相同的物质即可。注意若反应式同侧出现不共存的离子,如H+和OH-,Pb2-和SO42-,要写成反应后的物质如H2O和PbSO4。
2.给出总反应式,写电极反应式:
书写步骤为:1)列物质,标得失2)选离了配电荷,3)配个数,巧用水,4)两式加验总式以氢氧燃料电池为例。已知总电池反应为2H2+O2=2H2O。电解质溶液为KOH溶液,试写出两极反应式。
负极书写步骤为:
1)根据总电池方程式列出总式两边化合价升高的有关物质,标出失去电子的数目:
2H2-4e→2H2O
2)根据电解质溶液的酸碱性,用H+或OH-或其他离子配平,使反应式两边电荷总数相等。
2H2+4OH--4e——2H2O
此时注意:①电子带负电,②在碱性电解质溶液中,电极反应式不宜出现H+,如上式写成2H2-2e——2H2O+4H+就不对了。③上式亦不能写成:2H2-4e——2H2O-4OH-,因为H2失电子,不可能出现OH-。
3)利用H2O使两边元素守恒,即2H2+4OH--4e=4H2O
同理:正极电极反应式书写如下:
1),2)O2+4e——4OH-
3)O2+2H2O+4e=4OH-
4)将正负极电极方程式相加,若得到总反应式,说明写法正确。答案:C例3(海水电池)1991年我国首创以铝-空气-海水电池作为能源的新型海水标志灯,以海水为电解质,靠空气中的氧气使铝不断氧化而产生电流,只要把灯放入海水中数分钟,就会发出耀眼的白光,则电源负极材料为:
,正极材料为:
。正、负极反应分别为:
、
。分析:根据原电池构成的条件,活泼金属作负极(失去电子),发生氧化反应;惰性材料作正极(得到电子),发生还原反应。答案:负极材料为:Al;正极材料为:石墨等能导电的惰性材料或活泼性比铝弱的金属材料。负极反应:3Al-12e—=3Al3+正极反应:3O2+6H2O+12e—=12OH-例4
(燃料电池)宇宙飞船上的氢氧燃料电池,其电池反应为:2H2+O2=2H2O,试写出电解质溶液为盐酸时的电极反应式,并指出各电极和介质溶液的pH的变化,若电解质溶液为KOH时又如何?分析在负极氢气失去电子,发生氧化反应;在正极氧气得到电子,发生还原反应。若消耗H+,则pH增大;若消耗OH-,则pH减小;若生成OH-,则pH增大;若生成H+,则pH减小。若稀释酸溶液,则pH增大;若稀释碱溶液,则pH减小。答案若电解质为盐酸时:负极:2H2-4e—=4H+
pH变小正极:O2+4H++4e—=2H2OpH变大结论:溶液被稀释,pH
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