通用版2024版高考化学一轮复习第七章化学反应速率和化学平衡微专题强化突破10新型化学电源及电极反应式的书

由天下分享时间：2024/12/2 14:54:33 加入收藏我要投稿点赞

10新型化学电源及电极反应式的书写

以新型化学电源为载体，考查原电池以及电极反应式的书写，是全国卷的必考热点之一，命题设计主要是选择题，偶有非选择题出现。该类试题常与工业生产、污水处理、能源开发相联系，题材广，信息新，陌生度大，主要考查考生阅读相关材料、提炼关键信息或结合图

示等综合分析的能力、知识的迁移应用能力。

1．电极反应式书写的一般步骤

(1)先确定原电池的正、负极，列出正、负极上的反应物质，并标出相同数目电子的得失。

(2)注意负极反应生成的阳离子与电解质溶液中的阴离子是否共存。

①若不共存，则该电解质溶液中的阴离子应写入负极反应式。

②若正极上的反应物质是O2，且电解质溶液为中性或碱性，则水必须写入正极反应式中，

＋

且O2生成OH。

－

③若电解质溶液为酸性，则H必须写入正极反应式中，O2生成水。

(3)正、负极反应式相加得到电池反应的总反应式。若已知电池反应的总反应式，可先写出较易书写的一极的电极反应式，然后在电子守恒的基础上，总反应式减去较易写出的一极

的电极反应式，即得到较难写出的另一极的电极反应式。2．氢氧燃料电池在四种常见介质中的电极反应总结

负极

??H2－2e－＋2OH－===2H2O 碱作介质

H2－2e－＋O2－===H2O 熔融金属氧化物作介质?H2

－2e－＋CO23－===HO＋CO 熔融碳酸盐?? 作介质

H2－2e－===2H＋酸作介质

正极

??O2＋4e－＋2H2O===4OH－碱作介质

?O2＋4e－===2O2－熔融金属氧化物作介质3．明确燃料电池电极反应式的书写方法??O2＋4e－＋2CO2===2CO23－熔融碳酸盐作介质

O2＋4e－＋4H＋===2H2O 酸作介质

??O2＋4e－＋2H2O===4OH－碱作介质正极?3．明确燃料电池电极反应式的

O2＋4e－===2O2－熔融金属氧化物作介质??O2＋4e－＋2CO2===2CO23－熔融碳酸盐作介质

书写方法

O2＋4e－＋4H＋===2H2O 酸作介质

3．明确燃料电池电极反应式的书写方法

(1)燃料电池中，通入O2的一极为正极，书写方法是

①首先书写正极反应式

＋

－

酸性介质：4H＋O2＋4e===2H2O；

碱性介质：2H2O＋O2＋4e===4OH。

－－

②然后用总反应式减去正极反应式得到负极反应式，相减时要求两极得失电子总数相等

(即将总反应式中的O2按比例消去)。

(2)实例(以甲醇、O2的燃料电池为例)

①酸性介质，如H2SO4溶液

＋

CH3OH在负极上失去电子生成CO2气体；O2在正极上得到电子，在H作用下生成H2O。电

－

极反应式为

＋

负极：CH3OH－6e＋H2O===CO2↑＋6H；

3－＋

正极：O2＋6e＋6H===3H2O。

②碱性介质，如KOH溶液

－

CH3OH在负极上失去电子，在碱性条件下生成CO23－；O2在正极上得到电子生成OH，电

－

极反应式为

负极：CH3OH－6e＋8OH===CO23－＋6H2O；

3－－

正极：O2＋6e＋3H2O===6OH。

③熔融盐介质，如熔融K2CO3

在电池工作时，CO23－移向负极。CH3OH在负极上失去电子，在CO23－的作用下生成CO2气

体；O2在正极上得到电子，在CO2的作用下生成CO23－。电极反应式为

负极：CH3OH－6e＋3CO23－===4CO2↑＋2H2O；

3－

正极：O2＋6e＋3CO2===3CO23－。

1．肼(N2H4)－空气燃料电池是一种碱性电池，该电池放电时，负极的电极反应式为

________________________________________________________________________。解析：肼－空气燃料电池中负极是肼发生反应：N2H4－4e＋4OH===N2↑＋4H2O。

答案：N2H4－4e＋4OH===N2↑＋4H2O

－

2．熔融盐电池具有高的发电效率，因而受到重视，可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，CO为阳极燃气，空气与CO2的混合气为阴极助燃气，制得在650 ℃下工作的燃料

电池，完成有关电池反应式。

－

负极反应式：2CO＋2CO23－－4e===4CO2，

正极反应式：________________________________________________________，电池总反应式：______________________________________________________。解析：本题中电池的电解质是熔融物，而不是电解质溶液，但有自由移动的CO23－存在。原电池的反应原理实质是氧化还原反应中的电子转移，燃料电池总反应实质是一个燃烧反

应，故负极CO失去电子，而正极应为O2得到电子，再与阴极助燃气CO2结合生成电解质阴离子CO23－。

答案：O2＋2CO2＋4e===2CO23－ 2CO＋O2===2CO2

3．以甲烷燃料电池为例来分析不同环境下电极反应式的书写。 (1)酸性介质(如H2SO4溶液)

负极：________________________________________________________________；正极：________________________________________________________________；－

总反应式：____________________________________________________________。(2)碱性介质(如KOH溶液)

负极：________________________________________________________________；正极：________________________________________________________________；总反应式：____________________________________________________________。(3)固体电解质(高温下能传导O2－

)

＋

4－8e＋2H2O===CO2＋8H 2O－

＋

2＋8e＋8H===4H2O CH4＋2O2===CO2＋2H2O

(2)CH－

－

4－8e＋10OH===CO23－＋7H2O 2O－

－

2＋8e＋4H2O===8OH CH4＋2O2＋2OH－

===CO23－＋3H2O (3)CH－

2－4－8e＋4O===CO2＋2H2O 2O－

2－2＋8e===4O CH4＋2O2===CO2＋2H2O

(4)CH－4－8e＋4CO23－===5CO2＋2H2O 2O－

2＋8e＋4CO2===4CO23－ CH4＋2O2===CO2＋2H2O

4．某电池以K2FeO4和Zn为电极材料，KOH溶液为电解质溶液。下列说法正确的是( A．Zn为电池的负极

) B．正极反应式为2FeO24－＋10H＋6e===Fe2O3＋5H2O C．该电池放电过程中电解质溶液浓度不变 D．电池工作时OH向正极迁移

解析：选A。A．根据化合价升降判断，Zn化合价只能上升，故为负极材料，K2FeO4为正极材料，正确；B．KOH溶液为电解质溶液，则正极反应式为FeO24－＋3e＋4H2O===Fe(OH)3↓＋5OH，错误；C．该电池放电过程中电解质溶液浓度增大，错误；D．电池工作时阴离子OH向负极迁移，错误。

5．镁-次氯酸盐燃料电池的工作原理如图，该电池反应为 Mg ＋ClO＋H2O === Mg(OH)2

＋Cl，下列有关说法正确的是( )

－

＋－

A．电池工作时，C溶液中的溶质是MgCl2

B．电池工作时，a电极附近的pH将不断增大C．负极反应式：ClO－2e＋H2O===Cl＋2OH

－

D．b电极发生还原反应，每转移0.1 mol电子，理论上生成0.1 mol Cl

－

解析：选B。根据反应方程式知镁作负极而溶解，并与OH反应刚好生成氢氧化镁沉淀，因此C溶液的溶质是其他金属的盐酸盐，A错误；根据ClO―→Cl＋OH知a电极是正极，电极反应式为ClO＋2e＋H2O===Cl＋2OH，B正确；负极反应式应该是Mg－2e＋2OH

－

===Mg(OH)2，C错误；b电极是负极，发生氧化反应，D错误。

1．电化学气敏传感器可用于监测环境中NH3的含量，其工作原理示意图如图。下列说法

不正确的是( )

A．O2在b极上发生还原反应B．溶液中OH向a极移动

－

C．反应消耗的NH3与O2的物质的量之比为4∶5

－

D．负极的电极反应式为2NH3－6e＋6OH===N2＋6H2O

解析：选C。A．氧气在b极发生还原反应，则b极为正极，a极为负极，故A正确；B．因为a极为负极，则溶液中的阴离子向负极移动，故B正确；C．反应中N元素化合价升高3价，O元素化合价共降低4价，根据得失电子守恒，消耗NH3与O2的物质的量之比为4∶3，故C错误；D．负极是氨气发生氧化反应变成氮气，且OH向a极移动参与反应，故电极反应式为

2NH3－6e＋6OH===N2＋6H2O，故D正确。

－

2．最近，科学家研制出一种“软电池”，这种“软电池”采用薄层纸片作为载体和传导体，在一边附着锌，在另一边附着二氧化锰。电池总反应为Zn＋2MnO2＋H2O===ZnO＋2MnO(OH)。

下列说法不正确的是( )

A．该电池Zn为负极，MnO2为正极

－

B．该电池的正极反应为MnO2＋e＋H2O===MnO(OH)＋OH

C．导电时外电路电子由Zn流向MnO2，内电路电子由MnO2流向Zn

D．电池工作时水分子和OH都能通过薄层纸片

－

解析：选C。根据电池总反应，Zn发生氧化反应为负极，MnO2发生还原反应为正极，故A正确；正极发生还原反应，该电池的正极反应为MnO2＋e＋H2O===MnO(OH)＋OH，故B正确；内电路是离子移动导电，故C错误；电池工作时内电路是离子移动导电，水分子和OH都能

通过薄层纸片，故D正确。