电极方程式的书写和常见电源学生满分版

电极方程式的书写和常见电源知识点一：.电极方程式书写知识点一：.电极方程式书写电极反应式书写的一般步骤：负极：活泼金属失电子，看阳离子能否在电解液中大量存在。如果金属阳离子不能与电解液中的离子共存，则进行进一步的反应。例：甲烷燃料电池中，电解液为KOH，负极甲烷失8个电子生成CO2和H2O，但CO2不能与OH-共存，要进一步反应生成碳酸根。正极：①当负极材料能与电解液直接反应时，溶液中的阳离子得电子。例：锌铜原电池中，电解液为HCl，正极H+得电子生成H2。②当负极材料不能与电解液反应时，溶解在电解液中的O2得电子。如果电解液呈酸性，O2+4e-+4H+==2H2O；如果电解液呈中性或碱性，O2+4e-+2H2O==4OH-。特殊情况:Mg-Al-NaOH，Al作负极。负极：Al-3e-+4OH-==AlO2-+2H2O；正极：2H2O+2e-==H2↑+2OH-Cu-Al-HNO3，Cu作负极。注意：Fe作负极时，氧化产物是Fe2+而不可能是Fe3+；肼（N2H4）和NH3的电池反应产物是H2O和N2无论是总反应，还是电极反应，都必须满足电子守恒、电荷守恒、质量守恒。pH变化规律：电极周围：消耗OH-(H+)，则电极周围溶液的pH减小（增大）；反应生成OH-(H+)，则电极周围溶液的pH增大（减小）。溶液：若总反应的结果是消耗OH-(H+)，则溶液的pH减小（增大）；若总反应的结果是生成OH-(H+)，则溶液的pH增大（减小）；若总反应消耗和生成OH-(H+)的物质的量相等，则溶液的pH由溶液的酸碱性决定，溶液呈碱性则pH增大，溶液呈酸性则pH减小，溶液呈中性则pH不变。书写下列原电池的电极方程式1．Cu─H2SO4─Zn原电池正极：2H++2e-→H2↑负极：Zn-2e-→Zn2+总反应式：Zn+2H+==Zn2++H2↑2．Cu─FeCl3─C原电池正极：2Fe3++2e-→2Fe2+负极：Cu-2e-→Cu2+总反应式：2Fe3++Cu==2Fe2++Cu2+3．钢铁在潮湿的空气中发生吸氧腐蚀正极：O2+2H2O+4e-→4OH-负极：2Fe-4e-→2Fe2+总反应式：2Fe+O2+2H2O==2Fe（OH)24．氢氧燃料电池（中性介质）正极：O2+2H2O+4e-→4OH-负极：2H2-4e-→4H+总反应式：2H2+O2==2H2O5．氢氧燃料电池（酸性介质）正极：O2+4H++4e-→2H2O负极：2H2-4e-→4H+总反应式：2H2+O2==2H2O6．氢氧燃料电池（碱性介质）正极：O2+2H2O+4e-→4OH-负极：2H2-4e-+4OH-→4H2O总反应式：2H2+O2==2H2O7．铅蓄电池（放电）正极(PbO2)：PbO2+2e-+SO42-+4H+→PbSO4+2H2O负极(Pb)：Pb-2e-+SO42-→PbSO4总反应式：Pb+PbO2+4H++2SO42-==2PbSO4+2H2O8．Al─NaOH─Mg原电池正极：6H2O+6e-→3H2↑+6OH-负极：2Al-6e-+8OH-→2AlO2-+4H2O总反应式：2Al+2OH-+2H2O==2AlO2-+3H2↑9．CH4燃料电池(碱性介质)正极：2O2+4H2O+8e-→8OH-负极：CH4-8e-+10OH-→CO32-+7H2O总反应式：CH4+2O2+2OH-==CO32-+3H2O10．熔融碳酸盐燃料电池（Li2CO3和Na2CO3熔融盐作电解液，CO作燃料）：正极：O2+2CO2+4e-→2CO32-(持续补充CO2气体)负极：2CO+2CO32--4e-→4CO2总反应式：2CO+O2==2CO211．银锌纽扣电池(碱性介质)正极(Ag2O)：Ag2O+H2O+2e-→2Ag+2OH-负极(Zn)：Zn+2OH--2e-→ZnO+H2O总反应式：Zn+Ag2O==ZnO+2Ag例1．原电池的电极名称不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。下列说法中不正确的是A．由Al、Cu、稀硫酸组成原电池，其负极反应式为Al－3e－===Al3＋B．由Mg、Al、NaOH溶液组成原电池，其负极反应式为Al－3e－＋4OH－===AlOeq\o\al(－,2)＋2H2OC．由Fe、Cu、FeCl3溶液组成原电池，其负极反应式为Cu－2e－===Cu2＋D．由Al、Cu、浓硝酸组成原电池，其负极反应式为Cu－2e－===Cu2＋答案：C例2．锌铜原电池(如图)工作时，下列叙述正确的是A．正极反应为Zn－2e－===Zn2＋B．电池反应为Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋CuC．在外电路中，电流从负极流向正极D．盐桥中的K＋移向ZnSO4溶液【答案】B例3．甲醇、空气（含CO2），与碳酸锂熔融盐燃料电池。甲醇被氧化，因此通甲醇的一极是负极，CO32-参与反应。负极反应：正极反应：总反应：例4．判断下列原电池的正负极？并写出正负极电极方程式例5．固体氧化物燃料电池是由美国西屋(Westinghouse)公司研制开发的。它以固体氧化锆—氧化钇为电解质，这种固体电解质在高温下允许氧离子(O2－)在其间通过。该电池的工作原理如图所示，其中多孔电极a、b均不参与电极反应。下列判断正确的是()A．有O2放电的a极为电池的负极B．有H2放电的b极为电池的负极C．a极对应的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－D．该电池的总反应方程式为2H2＋O22H2O答案：BD知识点二、发展中的电源知识点二、发展中的电源1．锌锰干电池(1)结构：锌锰干电池是以锌筒为负极，石墨棒为正极，在石墨棒周围填充糊状的MnO2和NH4Cl作电解质。(2)原理：锌锰电池是一次性电池，放电之后不能充电，内部的氧化还原反应是不可逆的。负极发生的电极反应为Zn－2e－=Zn2＋，正极发生的电极反应为2MnO2＋2NHeq\o\al(＋,4)＋2e－=Mn2O3＋2NH3＋H2O。(3)缺陷与改进：锌锰干电池电量小，而且在放电过程中容易发生气涨或漏液，会导致电器设备的腐蚀。改进措施：①在外壳套上防腐金属筒或塑料筒制成防漏电池；②将电池内的电解质NH4Cl换成湿的KOH，并在构造上进行改进，制成碱性锌锰电池。2．充电电池(1)充电电池又称二次电池。充电电池在放电时所进行的氧化还原反应，在充电时又逆向进行，生成物重新转化为反应物，使充电、放电可在一定时间内循环进行。充电电池中能量的转化关系是化学能eq\o(,\s\up11(放电),\s\do4(充电))电能。(2)常见的充电电池①铅蓄电池负极是Pb，正极是PbO2，电解质溶液是硫酸溶液，常作汽车电瓶，电压稳定，使用方便安全。②镍镉电池以Cd为负极，NiO(OH)为正极，以KOH为电解质，寿命比铅蓄电池长，但镉是致癌物质，废弃镍镉电池如不回收，会严重污染环境。③碱金属中的Li是最轻的金属，活泼性极强，是制造电池的理想物质。锂离子电池是新一代可充电的绿色电池。3．燃料电池(1)燃料电池是通过燃料与氧化剂分别在两个电极上发生氧化还原反应，将化学能直接转化为电能的装置。(2)燃料电池与火力发电相比，其燃料的利用率高、能量转化率高。与干电池或者蓄电池的主要差别在于反应物不是储存在电池内部，而是由外设装备提供燃料和氧化剂等。(3)以30%的KOH溶液为电解质溶液的氢氧燃料电池的电极反应如下：负极：2H2＋4OH－－4e－=4H2O(氧化反应)；正极：O2＋2H2O＋4e－=4OH－(还原反应)；总反应：2H2＋O2=2H2O。例6.燃料电池是燃料(如CO、H2、CH4等)跟氧气(或空气)起反应将化学能转变为电能的装置，若电解质溶液是强碱溶液，下面关于甲烷燃料电池的说法正确的是()A．负极反应式：O2＋2H2O＋4e－===4OH－B．负极反应式：CH4＋8OH－－8e－===CO2＋6H2OC．随着放电的进行，溶液的氢氧根浓度不变D．放电时溶液中的阴离子向负极移动解析O2＋2H2O＋4e－===4OH－应为正极反应式。燃料氧化生成的二氧化碳不可能从强碱溶液中逸出，它将进一步反应转化成碳酸根。所以负极反应式为CH4＋10OH－－8e－===COeq\o\al(2－,3)＋7H2O。由于部分碱液和二氧化碳反应，所以溶液的c(OH－)将减小。答案D例7．燃料电池是目前电池研究的热点之一。现有某课外小组自制的氢氧燃料电池，如图所示a、b均为惰性电极。下列叙述不正确的是()A．a极是负极，该电极上发生氧化反应B．b极反应是O2＋4OH－－4e－===2H2OC．总反应的化学方程式为2H2＋O2===2H2OD．氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源答案B解析a极通H2为负极，电极反应式为2H2＋4OH－－4e－===4H2O发生氧化反应，A正确；b极通O2为正极，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，B不正确；正负极电极反应式相加得总反应为2H2＋O2===2H2O，C正确；氢氧燃料电池的能量高，且产物为水，对环境无污染，故是具有应用前景的绿色电源，D正确。例8．．对化学电源的叙述正确的是()A．化学电源比火力发电对化学能的利用率高B．化学电源所提供的电能居于人类社会现阶段总耗电量的首位C．化学电源均是安全、无污染的D．化学电源即为可充电电池答案A解析由于是化学能与电能的直接转化，节省了许多中间环节，所以化学电源对化学能的利用率比火力发电高得多，但火力发电仍居世界耗电量的首位；化学电源一般较安全，但含重金属的电源如果随意丢弃，将会给环境带来严重的污染；有些化学电源是可充电电源(如镍镉电池)，有些是不可充电的(如干电池)。例9．废电池处理不当不仅造成浪费，还会对环境造成严重污染，对人体健康也存在极大的危害。有同学想变废为宝，他的以下想法你认为不正确的是()A．把锌皮取下洗净用于实验室制取氢气B．碳棒取出洗净用作电极C．把铜帽取下洗净回收利用D．电池内部填有NH4Cl等化学物质，将废电池中的黑色糊状物作化肥施用答案D解析虽然氯化铵是一种化学肥料，但电池内部还有其他有害物质，如果用作化肥，会污染土壤，进入生物链后，影响人体健康。随堂练习：随堂练习：一、选择题1．固体氧化物燃料电池是以固体氧化锆-氧化钇为电解质，这种固体电解质在高温下允许O2-在其间通过。该电池的工作原理如下图所示，其中多孔电极a、b均不参与电极反应。下列判断正确的是()①多孔电极a为负极②a极对应的电极反应式为O2＋2H2O＋4e-==4OH-③b极的电极反应式为H2－2e-＋O2-==H2O④该电池的总反应式为2H2＋O22H2OA．①②B．②④C．②③D．③④2．下列关于反应4Li+2SOCl2=4LiCl+S+SO2↑的叙述中，正确的是A．SOCl2既是氧化剂又是还原剂，Li是还原剂B．若2molSOCl2参加反应，则转移的电子数为8NA(NA表示阿伏加德罗常数的值)C．若将该反应设计成电池，则SOCl2在正极发生反应D．若将该反应设计成电池，则可用稀硫酸作电解质溶液3．一种新型燃料电池，一极通入空气，另一极通入丁烷气体，电解质是掺杂氧化钇（Y2O3）的氧化锆（ZrO2）晶体，在熔融状态下能传导O2－。对该燃料的说法正确的是A．在熔融电解质中，O2－由负极移向正极B．电池的总反应是：2C4H10＋13O28CO2＋10H2OC．通入空气的一极是正极，电极反应为：O2＋4e－＝2O2－D．通入丁烷的一极是正极，电极反应为：C4H10＋26e－＋13O2－＝4CO2↑＋5H2O4．科学家模仿植物的光合作用，开发出了利用太阳光、水及二氧化碳(CO2)合成甲烷(CH4)的人工光合系统,其工作原理如图所示。下列说法错误的是（）A．GaN为负极,Cu为正极B．该装置中只存在两种能量的转化C．GaN电极的电极反应式为2H2O-4e-=4H++O2↑D．该装置工作时,H+向Cu电极移动5．科学家近年来研制出一种新型细菌燃料电池，利用细菌将有机物转化为氢气，氢气进入以磷酸为电解质的燃料电池发电。电池正极反应为：A．O2＋4H+＋4e-＝2H2OB．H2＝2H+＋2e-C．O2＋2H2O＋4e-＝4OH-D．H2＋2OH-＝2H2O＋2e-6．如图所示的原电池装置中，X，Y为两电极，电解质溶液为稀硫酸，外电路中的电子流向如图所示，对此装置的下列说法正确的是（）A．外电路的电流方向为：X→外电路→YB．若两电极分别为Zn和碳棒，则X为碳棒，Y为ZnC．若两电极都是金属，则它们的活动性强弱为X＞YD．X极上发生的是还原反应，Y极上发生的是氧化反应7．据报道，美国正在研究的锌电池可能取代目前广泛使用的铅蓄电池。锌电池具有容量大、污染少等优点。电池反应为2Zn＋O2＝2ZnO，原料为锌粒、电解液和空气。下列叙述正确的是（）A．锌为正极，空气进入负极反应B．负极反应为Zn＋2OH－－2e－＝ZnO＋H2O[Z.X.X.K]C．正极发生氧化反应D．电解液肯定是强酸8．某MCFC型燃料电池可同时供应电和水蒸汽，其工作温度为600℃～700℃，所用燃料为氢气，电解质为熔融的K2CO3。该电池的总反应为：2H2+O2=2H2O，负极电极反应式为：H2+CO32——2e—H2O+CO2。则下列判断中正确的是（）A．放电时CO32—向负极移动B．放电时CO32—向正极移动C．正极反应：4OH——4e—=2H2O+O2↑D．当电池中生成1mol水时，转移4mol电子9．氢氧燃料电池是一种新能源。下图为氢氧燃料电池示意图。下列说法不正确的是（）A．电子由B极通过导线流向A极B．A极是负极，B极是正极C．该装置能将化学能转化为电能D．产物为无污染的水，属于环境友好电池10．二甲醚（CH3OCH3）是一种绿色、可再生的新能源。下图是绿色电源“燃料电池”的工作原理示意图（a、b均为多孔性Pt电极）。该电池工作时，下列说法错误的是（）A．a电极为该电池负极B．O2在b电极上得电子，被氧化C．电池工作时，a电极反应式：CH3OCH3—12e-+3H2O=2CO2↑+12H+D．电池工作时，燃料电池内部H+从a电极移向b电极二、非选择题11．铅蓄电池是常用的化学电源，其电极材料分别是Pb和PbO2，电解液为稀硫酸。放电时，该电池总反应式为：Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O。请根据上述情况判断：（1）该蓄电池的负极材料是_________，放电时发生_________（填“氧化”或“还原”）反应。（2）该蓄电池放电时，电解质溶液的酸性_________（填“增大”、“减小”或“不变”），电解质溶液中阴离子移向_________（填“正”或“负”）极。（3）已知硫酸铅为不溶于水的白色固体，生成时附着在电极上。试写出该电池放电时，正极的电极反应_______________________________________（用离子方程式表示）。（4）氢氧燃料电池具有启动快、效率高等优点，其能量密度高于铅蓄电池。若电解质为KOH溶液，则氢氧燃料电池的负极反应式为____________________。该电池工作时，外电路每流过1×103mole－，消耗标况下氧气_________m3。12．依据氧化还原反应：2Ag＋（aq）＋Cu（s）＝Cu2＋（aq）＋2Ag（s）设计的原电池如图所示。请回答下列问题：（1）电极X的材料是______；电解质溶液Y是________；（2）银电极为电池的极，发生的电极反应为；X电极上发生的电极反应为_______反应；（填“氧化”或“还原”）（3）外电路中的电子（填“流出”或“流向”）Ag电极。（4）当有1.6g铜溶解时，银棒增重______g。

课后作业：课后作业：一、选择题1．下图是氢氧燃料电池构造示意图。关于该电池的说法，不正确的是()A．a极是负极B．该电池总反应为2H2＋O22H2OC．电子由b通过灯泡流向aD．氢氧燃料电池是环保电池2．下列说法中正确的是()①燃料电池的反应物可不储存在电池的内部②锌锰干电池是一次电池，铅蓄电池是二次电池③锂电池是新一代可充电电池④燃料电池作为汽车驱动能源已研发成功A．②③④ B．①②③④C．①②③ D．①③④3．下列有关电池的说法不正确的是()A．手机上用的锂离子电池属于二次电池B．铜锌原电池工作时，电子沿外电路从铜电极流向锌电极C．甲醇燃料电池可把化学能转化为电能D．锌锰电池中，锌电极是负极4.如下图所示为普通锌锰电池(即“干电池”)的组成和结构示意图，其中MnO2的作用是吸收正极放出的H2，下列说法正确的是()A．锌是正极，MnO2是负极B．锌是负极，MnO2是正极C．锌是正极，石墨是负极D．锌是负极，石墨是正极5．我国首创的海洋电池以铝板为负极，铂网为正极，海水为电解质溶液，空气中的氧气与铝反应产生电流，电池总反应：4Al＋3O2＋6H2O===4Al(OH)3。下列说法不正确的是()A．正极反应式：2H2O＋O2＋4e－===4OH－B．电池工作时，电流由铝电极沿导线流向铂电极C．以网状的铂为正极，可增大与氧气的接触面积D．该电池通常只需要更换铝板就可继续使用6．燃烧电池是利用燃烧（如H2、CO、CH4等）跟氧气或空气反应，将化学能转化为电能的装置。电解质溶液是强碱溶液。下列关于甲烷的燃料电池说法中正确的为()

A．负极反应：O2+2H2O+4e-=4OH-

B．负极反应：CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O

C．随着放电进行，溶液的OH-浓度

D．放电时溶液中的阴离子向正极移动7．关于化学电源的叙述，错误的是()A．化学电源均是根据原电池的工作原理设计的B．在干电池中，碳棒只起导电作用，并不参与化学反应C．镍镉电池不能随意丢弃的主要原因是镍、镉的资源有限，价格昂贵D．燃料电池是一种高效、环保的新型化学电源8．制造地球卫星用到的一种高能电池—银锌蓄电池，其电池的电极反应式为：2Zn＋2OH－－2e－2ZnO＋H2↑，Ag2O＋H2O＋2e－2Ag＋2OH－。据此判断氧化银是()A．负极，并被氧化 B．正极，并被还原C．负极，并被还原 D．正极，并被氧化9．有人预言：H2是21世