电化学原理及应用

12【重点考点1】新型电池原电池电极反应式的书写：1．如果题目给定的是图示装置，先分析正、负极和溶液中的电解质离子，再根据正、负极反应规律和离子放电规律书写电极反应式，由两电极反应式相加得总反应方程式。2．如果题目给定的是总反应方程式，可分析此反应中的氧化或还原反应(即从化合价变化分析)，再选择一个简单的电极反应进行书写，然后用总反应减去此电极反应，即可得另一电极反应式。33．对于二次电池反应，需要看清“充电、放电”的方向，放电的过程为原电池，充电的过程为电解池。4．电解质溶液中的离子(如H+、OH-)，若电极反应的产物能与之反应，则要写在反应式中。4【典型例题1】以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如图所示。关于该电池的叙述正确的是()A．该电池能够在高温下工作B．电池的负极反应为：C6H12O6＋6H2O－24e－

6CO2↑＋24H＋C．放电过程中，H＋从正极区向负极区迁移D．在电池反应中，每消耗1mol氧气，理论上能生成标准状况下CO244.8LB5解析：一般微生物的最适生长温度是20℃～70℃，高温条件下微生物不能正常生长，A不正确。通入燃料C6H12O6的极为负极，负极反应为：C6H12O6＋6H2O－24e－6CO2↑＋24H＋(能放出CO2应该是酸性，所以右边写H＋。不能在左边加OH－、右边写H2O)，B项正确。正极反应为：6O2＋24H＋＋24e－12H2O，从两极反应可知：负极生成H＋，正极消耗H＋，即通过质子交换膜从负极到正极传导H＋，选项C不正确。从总反应C6H12O6＋6O26CO2＋6H2O可知，每消耗1mol氧气，理论上能生成标准状况下CO2气体22.4L，D项错。答案：B6

原电池的电极反应为“负氧正还”，电解池的电极反应为“阳氧阴还”。在写电极反应时要注意H＋

H＋、OH－在电极反应中的位置。7【变式1】(2010·江苏卷)下图是一种航天器能量储存系统原理示意图。下列说法正确的是()A．该系统中只存在3种形式的能量转化B．装置Y中负极的电极反应式为：O2＋2H2O＋4e－

4OH－C．装置X能实现燃料电池的燃料和氧化剂再生D．装置X、Y形成的子系统能实现物质的零排放，并能实现化学能与电能间的完全转化8大家学习辛苦了，还是要坚持继续保持安静9解析：本题主要考查的是电化学知识。A项，在该装置系统中，至少有四种能量转化的关系，即太阳能、电能、化学能和机械能之间的相互转化；B项，装置Y为氢氧燃料电池，负极电极反应为H2－2e－＋2OH－

2H2O；C项，相当于用光能电解水，产生H2和O2，实现燃料(H2)和氧化剂(O2)的再生；D项，在反应过程中，有能量的损耗和热效应的产生，不可能实现化学能和电能的完全转化。综上分析可知，本题选C项。答案：C10【重点考点2】电解原理电解池电极反应式的书写1．根据与电源的正、负极相连识别出阳、阴极。2．阳极电极式，首先看电极材料，若为非惰性电极，则自身先反应；若为惰性电极，则为溶液中的阴离子放电，且按放电顺序依次进行。3．阴极反应式，根据溶液中阳离子的放电顺序依次进行。4．两池电极关系：原电池正极颠倒即为电解池的阳极；负极颠倒即为阴极。115．原电池、电解池、电镀池对比：12续表1

13续表2

14【典型例题2】(2010·苏北四市一调)下图中，图1为甲烷和O2构成的燃料电池，图2为电解MgCl2溶液装置。用该装置进行实验，反应开始后，观察到x电极附近出现白色沉淀。下列说法正确的是()A．A处通入的气体为CH4，B处通入的气体为O2B．电池内部K+向b极移动，溶液中OH-向a极移动C．图1装置中发生的总反应为：CH4+2O2＝CO2+3H2OD．图1、图2中电解质溶液的pH均增大15解析：本题以甲烷燃料电池作为电源电解MgCl2溶液，综合考查了原电池原理和电解池原理。根据x电极附近出现白色沉淀判断x电极为阴极，y为阳极，则a为负极，b为正极，a电极反应式为CH4-8e-+10OH-＝CO32-+7H2O，b电极反应式为2O2+8e-+4H2O＝8OH-，C选项，总反应式为CH4+2O2+2OH-＝CO32-+3H2O，D选项，图1的pH降低，图2的pH增大。

答案：A、B16

与原电池正极相连的电极为电解池的阳极，与负极相连的电极为电解池的阴极。在阳极处为阴离子放电，在阴极处为阳离子放电，根据题中的现象，可以得出阴、阳极，进而得出正、负极。

17【变式2】(2011·苏锡常镇二模)图1是在金属锌板上贴上一张用某溶液浸湿的滤纸，图2是NaBH4/H2O2燃料电池；18下列说法正确的是()A．图2电池放电过程中，Na＋从正极区向负极区迁移B．图2电池负极区的电极反应为BH－—8e－＋8OH－BO＋6H2OC．若用硫酸钠和酚酞的混合溶液浸湿滤纸，用导线将a、b直接相连，则铅笔芯c点处出现红色D．若用KI淀粉溶液浸湿滤纸，用导线将a、b与A、B电极相连，铅笔芯c点处出现蓝色，则b接的是A电极19

解析：图2是原电池，其中A(负极)电极反应式为：BH－—8e－＋8OH－

BO＋6H2O，B(正极)电极反应式为：H2O2＋2e－

2OH－，故Na＋应往正极区迁移，A错B对；

C项所对应的情况是Zn－C－ZnSO4原电池(吸氧腐蚀)，负极(Zn板)电极反应式为：Zn－2e－

Zn2＋，正极(铅笔)电极反应式为：O2＋4e－＋2H2O