高考总复习电极反应式的写法Word格式文档下载.docx

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电池

电极

反应

酸性电解质

碱性电解质

氢氧燃料电池

负极

2H2－4e－＝4H+

2H2+4OH－－4e－＝4H2O

正极

O2+4H++4e－＝2H2O

O2+2H2O+4e－＝4OH－

总反应

2H2+O2＝2H2O

甲烷燃料电池

CH4+2H2O－8e－=CO2+8H+

CH4+10OH－－8e－=CO32－+7H2O

2O2+8H++8e－＝4H2O

2O2+4H2O+8e－=8OH－

CH4+2O2=CO2+2H2O

CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O

甲醇燃料电池

2CH3OH+2H2O－12e－=2CO2+12H+

2CH3OH+16OH－－12e－=2CO32－+12H2O

3O2+12H++12e－＝6H2O

3O2+6H2O+12e－=12OH－

2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O

2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O

　　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，故不放出CO2。

考点二、正确书写电解池的电极反应式

1．在阴极：

　　发生还原反应，常见阳离子得到电子被还原的顺序为：

　　Na+<

Al3+<

Fe2+<

H+<

Cu2+<

Fe3+<

Ag+

　　①在水溶液中Al3+、Mg2+、Na+、Ca2+、K+这些活泼金属阳离子不被还原，这些活泼金属的冶炼往往采用电解无水熔融态盐或氧化物而制得。

　　②　阴阳离子在两极上放电顺序复杂，与离子性质、溶液浓度、电流强度、电极材料等都有关，不应将放电顺序绝对化，以上仅是一般规律，有时会有调整。

如电镀锌时，需控制条件，使得电子能力：

Zn2+＞H+

　　2．在阳极：

（1）首先看阳极材料，如果阳极是活泼电极（金属活动顺序表Ag及Ag前的金属单质），则应是阳极失电子，阳极不断溶解，溶液中的阴离子不能失电子。

（2）如果阳极是惰性电极（Pt、Au、石墨），则应是电解质溶液中的阴离子放电（发生氧化反应），应根据离子的放电顺序书写电极反应式。

　　常见阴离子失去电子被氧化的顺序为：

　　S2-＞＞I-＞Br-＞Cl-＞OH-＞含氧酸根离子＞F-。

典型例题

类型一、燃料电池的电极反应式

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_____。

2、【答案】CH3OH－6e－+8OH－=　　CO32－+6H2O，O2+2H2O+4e-=4OH-

　　【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。

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，CO32－中碳元素为+4价，1molCH3OH转移6mol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8mol负电荷，所以应该在左边添加8molOH－。

CH3OH—6e－+8OH－=CO32－　　

　　第四步：

配平质量守恒，使等号两边各原子数相等，等号左边有OH－，则右边缺H2O，所以负极反应式为：

CH3OH－6e－+8OH－=CO32－+6H2O

　　同理，正极反应式为：

O2+2H2O+4e-=4OH-

　　【总结升华】也可先写出配平的总反应式：

2CH3OH+3O2+4OH—=2CO32—+6H2O和正极反应式：

O2+2H2O+4e-=4OH-，然后用前者减去后者即得出负极反应式。

　【变式1】若将例1中的KOH碱性环境变为酸性环境，则该电池的负极反应式为_____。

答案与解析

　　【答案】CH4+2H2O－8e－=CO2+8H+

　　【解析】还原剂为CH4，氧化产物为CO2，在负极1molCH4生成CO2共转移8mol电子，在上题第三步中需要在右边添加8molH+，即负极电极反应式为：

【变式2】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。

关于该电池的叙述错误的是

　　A、放电时，正极反应为：

O2　+4e－+4H+　=2H2O

　　B、放电时，负极反应为：

CH3OH－6e－+8OH－=CO32－+6H2O

　　C、充电时，原电池的负极与电源的正极相连接

　　D、充电时，阴极反应为：

4OH－－4e－=2H2O+O2↑

【答案】B

　　【解析】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，使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－。

类型二、可充电电池电极反应式的书写

　　2、镍镉（Ni－Cd）可充电电池在现代生活中有广泛应用，它的充放电反应按下式进行：

Cd＋2NiO（OH）＋2H2O

Cd（OH）2＋2Ni（OH）2，写出放电时负极反应式和充电时阴极反应式。

　【答案】负极：

Cd－2e－＋2OH－=Cd（OH）2；

阴极：

Cd（OH）2＋2e－=Cd＋2OH－。

　　放电时负极反应式为：

　　正极反应式为：

NiOOH－e－＋H2O=Ni（OH）2－e－＋OH-。

　　充电时，阳极电极反应式为：

Ni（OH）2－e－＋OH-=NiOOH＋H2O；

　　阴极反应式为：

　　【总结升华】放电是原电池反应，充电是电解过程。

放电后负极变成阴极，正极变成阳极。

阴极，正极

阳极。

　　综观历年高考试题可发现，解可充电电池试题的关键在于能否正确书写放电时的电极反应式。

要正确书写放电时的电极反应式，既要弄清得失电子的物质，还要特别注意电极产物是否与电解质溶液共存，要写出实际存在的电极反应式。

然后根据原电池的负极反应与电解池的阴极反应、原电池的正极反应与电解池的阳极反应互为逆反应，即可快速写出充电时的电极反应式。

　【变式1】铅蓄电池的电极反应式错误的是：

　　A．负极：

Pb－2e－＝Pb2+；

　　B．正极：

PbO2（s）+4H+（aq）+SO42－（aq）+2e－＝PbSO4（s）+2H2O（l）

　　C．阳极：

PbSO4（s）+2H2O（l）－2e－=PbO2（s）+4H+（aq）+SO42－（aq）；

　　D．阴极：

PbSO4（s）+2e－=Pb（s）+SO42－（aq）

　　【答案】A

　　【解析】放电时负极电极反应式应为：

Pb（s）+SO42－（aq）－2e－＝PbSO4（s）。

　　【变式2】高功率Ni/MH（M表示储氢合金）电池已经用于混合动力汽车。

总反应方程式如下：

　　Ni（OH）2+M

NiOOH+MH

　　已知，电池使用KOH溶液做电解质溶液；

原电池正极反应式为NiOOH+H2O＋e－＝Ni（OH）2+OH－，负极反应式为__________。

【答案】MH+OH－-e－＝M+H2O

类型三、电解池中的电极反应式

　3、写【解析】由于电极材料为石墨，是惰性电极，不参与电极反应，则电极反应式的书写只考虑溶液中的离子放电顺序即可。

移向阳极的阴离子有Cl-和水电离出的OH-，但在阳极上放电的是Cl-；

移向阴极的阳离子有Na+和水电离出H+，但在阴极上放电的是H+。

所以上述电解池的电极反应为：

　　阳极：

2Cl-－2e-=Cl2↑，

　　阴极：

2H++2e-=H2↑或2H2O+2e-=H2↑+2OH-。

出用石墨作电极，电解饱和食盐水的电极反应式。

【变式1】若将上述石墨电极改成铜作电极，试写出电解饱和食盐水的电极反应式。

【答案】阳极：

Cu－2e-=Cu2+，阴极：

2H++2e-=H2↑或2H2O+2e-=H2↑+2OH-。

　　【解析】由于电极材料为Cu，是活泼电极，铜参与阳极反应，溶液中的阴离子不能失电子，但阴极反应仍按溶液中的阳离子放电顺序书写。

该电解池的电极反应为：

Cu－2e-=Cu2+，

2H++2e-=H2↑或2H2O+2e-=H2↑+2OH-。

【变式2】电解尿素[CO（NH2）2]的碱性溶液制氢的装置示意图如下图所示（电解池中隔膜仅阻止气体通过，阴、阳极均为惰性电极）。

　　电解时，阳极的电极反应式为__________。

　【答案】CO（NH2）2+8OH——6e-=CO32-+N2↑+6H2O

巩固练习

一、选择题（每题有1~2个选项符合题意）

　　1．碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。

锌锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为：

　　Zn+2MnO2+2H2O=Zn（OH）2+2MnOOH

　　下列说法错误的是（　　）

　　A．电池工作时，负极电极反应式为：

Zn+2OH－－2e－=Zn（OH）2；

　　B．电池正极的电极反应式为：

2MnO2+2H2O+2e－=2MnOOH+2OH－

　　C．电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极

　　D．电池工作时，阴离子移向负极。

　　2．微型钮扣电池在现代生活中有广泛应用。

有一种银锌电池，其电极分别是Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH，电极反应为:

Zn+2OH--2e－=ZnO+H2O；

Ag2O+H2O+2e－=2Ag+2OH-。

根据上述反应式，判断下列叙述中正确的

是（　　）

　　A．在使用过程中，电池负极区溶液的pH减小

　　B．使用过程中，电子由Ag20极经外电路流向Zn极

　　C．Zn是负极，Ag2O是正极

　　D．Zn电极发生还原反应，Ag2O电极发生氧化反应

　　3．电子表所用的纽扣电池的两极材料为锌和氧化银，电解质溶液为KOH溶液，其总反应式为：

Zn+Ag2O+H2O=2Ag+Zn（OH）2，下列判断不正确的是（　　）

　　A．Zn为负极，电极反应为：

　　B．Ag2O为正极，电极反应为：

Ag2O+H2O+2e－=2Ag+2OH－

　　C．电池工作时，负极附近溶液的pH减小

　　D．电池工作时，整个溶液中的OH－离子的物质的量增大

　　4．高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池能长时间保持稳定的放电电压。

高铁电池的总反应为：

　　3Zn+2K2FeO4+8H2O

3Zn（OH）2+2Fe（OH）3+4KOH，下列叙述错误的是　　　　　　

　　A．放电时负极反应为：

3Zn－6e－+6OH－=3Zn（OH）2

　　B．放电时正极反应为：

2FeO42－+8H2O+6e－=2Fe（OH）3+10OH－

　　C．充电时阳极反应为：

2Fe（OH）3+6e－+10OH－=2FeO42－+8H2O

　　D．充电时阴极反应为：

3Zn（OH）2+6e－=3Zn+6OH－

　　5．蓄电池在放电时起原电池的作用，在充电时起电解池的作用。

下面是爱迪生蓄电池分别在充电和放电时发生的反应：

　　下列有关爱迪生蓄电池的推断错误的是（　　）

　　A．放电时负极反应式为：

Fe－2e－+2OH－=Fe（OH）2；

　　B．放电时正极反应式为：

NiO2+2e－+2H2O=Ni（OH）2+2OH－。

　　C．充电时阴极反应式为：

Fe（OH）2+2e－=Fe+2OH－；

　　D．电池的电解液为碱性溶液，电池充电过程中，阳极附近溶液的pH升高

　　6．将两个铂电极插入H2SO4溶液中，向两极分别通入H2和O2，即构成酸性氢氧燃料电池。

下列叙述不正确的是

　　A．负极反应式为：

　　B．正极反应式是：

　　C．负极反应式是：

　　D．正极反应式是：

　　7.将两个铂电极插入KOH溶液中，向两极分别通入CH4和O2，即构成甲烷燃料电池。

下列叙述不正确的是　

　　A．通入CH4的电极为负极，电极反应式为：

CH4+10OH――8e=CO32－+7H2O

　　B．正极发生氧化反应，其电极反应式是：

O2+2H2O+4e－=4OH－

　　C．此电池工作时溶液中阴离子向负极移动

　　D．该电池使用一段时间后应补充KOH溶液

　　8．某可充电的锂离子电池以LiMn2O4为正极，嵌入锂的碳材料为负极，含Li+导电固体为电解质。

放电时的电池反应为：

Li+LiMn2O4=Li2Mn2O4。

下列说法不正确的是

　　A．放电时，负极反应为：

Li—e-=Li+

　　B．放电时，正极反应为：

Li++e-=Li

　　C．充电时，阳极反应为：

Li2Mn2O4—e-=Li++LiMn2O4

　　D．充电时，阴极反应为：

　　9．

下列关于右图装置的说法正确的是

　　A．若断开K1连接K2，X、Y均为石墨，Z是NaCl溶液，则X附近能得到氢氧化钠

　　B．若断开K1连接K2，X是纯铜，Y是粗铜，Z是CuSO4溶液，则该装置可用于铜的精炼

　　C．若断开K2连接K1，X是Cu，Y是Fe，Z是含有空气的海水，则该装置可用于保护Fe

　　D．若断开K2连接K1，X是Cu，Y是Zn，Z是稀H2SO4，则溶液中的SO42-移向Y极

　　10．

铅蓄电池的示意图如右图所示。

下列说法正确的是

　　A．放电时，N为负极，其电极反应式为：

PbO2+SO42－+4H++2e－=PbSO4+2H2O

　　B．放电时，c（H2SO4）不变，两极的质量增加

　　C．充电时，阳极反应式为：

PbSO4+2e－=Pb+SO42－

　　D．充电时，若N连电源正极，则该极生成PbO2

　　11．

某小组为研究电化学原理，设计如图装置。

　　A．a和b用导线连接时，正极发生的反应：

Cu2++2e-　　=Cu

　　B．a和b不连接时，铁片质量会增加，原因是发生：

Cu2++Fe=Cu+Fe2+

　　C．无论a和b是否连接，铁片均被腐蚀，溶液从蓝色逐渐变成浅绿色

　　D．a和b分别连接电源正、负极，Cu电极发生的反应：

4OH-—4e-　　=2H2O+O2↑

　　12．用石墨作阳极，Fe作阴极，电解H2SO4溶液，下列说法正确的是

　　A．阴极反应式为：

　　B．阳极反应式为：

4OH――4e―=2H2O+O2↑

　　C．电解后溶液的pH不变　　

　　D．电解时SO42—向阳极移动

二、填空题：

　　1．如图所示，组成一个原电池。

（1）当电解质溶液为稀硫酸时：

　　①Fe电极是__________（填“正”或“负”）极，其电极反应为____________，该反应是__________（填“氧化”或“还原”）反应；

　　②Cu电极是__________电极，其电极反应为______________________，该反应是__________反应．

（2）当电解质溶液为足量的稀硝酸时：

　　①Fe电极是_____极，其电极反应为__________，该反应是_____反应；

　　②Cu电极是_____极，其电极反应为__________，该反应是_____反应．

　　2．有人设计以Pt和Zn为电极材料，埋入人体内作为作为某种心脏病人的心脏起搏器的能源。

它依靠跟人体内体液中含有一定浓度的溶解氧、H+和Zn2+进行工作，试写出该电池的两极反应式。

　　3．某原电池中，电解质溶液为KOH（aq），分别向负极通入C2H4、CO，分别向正极通入O2，试完成下列问题：

（1）当分别通入C2H4和O2时：

　　①正极反应：

_______________；

　　②负极反应：

　　③电池总反应：

________________________；

　　④溶液pH的变化：

__________（填“增大”“减小”或“不变”，下同）。

（2）当分别通入CO和O2时：

_______________．

【巩固练习】　　一、选择题

　　1．C

　　2．AC

　　3．D

　　【解析】从题干中的总反应式可以看出，电池工作时，整个溶液中的离子的OH－物质的量不变。

　　4．C

　　【解析】C项，阳极应失电子，反应为：

2Fe（OH）3－6e－+10OH－=2FeO42－+8H2O

　　5．D

　　【解析】充电时，阳极反应为：

Ni（OH）2－2e－+2OH－=NiO2+2H2O；

阳极附近OH－离子浓度降低，则阳极附近溶液的pH降低。

　　6．CD

　　7．B

　　【解析】B项，正极发生的是还原反应。

　　8．B

　　【解析】放电时，正极反应为：

Li++LiMn2O4+e-=Li2Mn2O4

　　9．D

　　10．D

　　A项，放电时，N应为正极；

B项，放电时，

　　c（H2SO4）减少；

C项，充电时，阳极反应式为：

PbSO4+2H2O－2e－=PbO2+4H++SO42－。

　　11．D

　　【解析】D项，a和b分别连接电源正、负极，Cu电极发生的反应为：

Cu—2e-=Cu2+

　　12．BD

　　二、填空题

　　1．

　　【答案】

（1）①负，Fe－2e－＝Fe2＋，氧化；

　　②正，2H＋＋2e－＝H2↑，还原。

（2）①负，Fe－3e－＝Fe3＋，氧化；

②正，4H＋＋NO

＋3e－＝NO↑＋2H2O，还原。

　　2．

　　【答案】负极：

2Zn－4e-=2Zn2+，正极：

O2+4H++4e-=2H2O。

　　金属铂是相对惰性的，金属锌是相对活泼的，所以锌是负极，Zn失电子成为Zn2+，

　　而不是ZnO或Zn（OH）2，因为题目已告诉H+参与作用。

正极上O2得电子成为负二价氧，

　　在H+作用下肯定不是O2-、OH-等形式，而只能是产物水，体液内的H+得电子生成H2似乎不可能。

　　故发生以下电极反应：

　　3．

（1）①3O2＋12e－＋6H2O＝12OH－　　②C2H4－12e－＋16OH－＝2CO

＋10H2O　　

　　③C2H4＋3O2＋4OH－＝2CO

＋4H2O　　④减小

（2）

（1）①O2＋4e－＋4H＋＝2H2O　　②2CO－4e－＋2H2O＝2CO2＋4H＋　　

　　③2CO＋O2＝2CO2↑　　④不变

高考总复习电极反应式的写法（提高）

　　1、CH4和O2在KOH溶液中组成燃料电池，该电池的负极反应式为_____　　　　　　。

【答案】CH4+10OH－－8e－=CO32－+7H2O

分析电子转移的物质的量，CH4中碳元素为－4价，CO32－中碳元素为+4价，1molCH4失去8mol电子，即负极：

CH4—8e－→CO32－。

因为该电池为碱性电池，而且左右相差10mol负电荷，所以应该在左边添加10molOH－。

CH4—8e－+10OH－=CO32－　　

CH4+2O2+2OH—=CO32-+3H2O和正极反应式：

【变式1】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+

　　还原剂为CH3OH，氧化产物为CO2，在负极1molCH3OH生成CO2共转移6mol电子，在上题第三步中需要在右边添加6molH+，