始于1989 ★★★★★ 戴氏名师教育
这些新型电源常以选择题的形式呈现。解析这类考题,首先要理解常见的化学电源种类及原电池的工作原理,其次会判断正负电极或阴阳极,以及会书写电极反应式等。
1.电极反应式书写的一般步骤(类似氧化还原反应方程式的书写)
2.已知总方程式,书写电极反应式 (1)书写步骤
-
①步骤一:根据电池总反应式,标出电子转移的方向和数目(ne)。 ②步骤二:找出正、负极,失电子的电极为负极;确定溶液的酸碱性。 ③步骤三:写电极反应式。
-
负极反应:还原剂-ne===氧化产物
-
正极反应:氧化剂+ne===还原产物 (2)书写技巧
若某电极反应式较难写时,可先写出较易的电极反应式,用总反应式减去较易的电极反应式,即可得出较难写的电极反应式。如:CH3OCH3(二甲醚)酸性燃料电池中:
总反应式:CH3OCH3+3O2===2CO2+3H2O
+-
正极:3O2+12H+12e===6H2O
-+
负极:CH3OCH3+3H2O-12e===2CO2+12H
特别提醒 简单电极反应中转移的电子数,必须与总方程式中转移的电子数相同。 3.氢氧燃料电池在四种常见介质中的电极反应总结
?H-2e+2OH===2HO ?碱作介质??负
H-2e+O===HO ?熔融金属氧化物作介质?极?H-2e+CO===HO+CO ?熔融碳酸?? 盐作介质?
--
-
H2-2e===2H ?酸作介质?
22
2
2-
-+
2
-
2
2-
3
22
?
正?O+4e+2HO===4OH ?碱作介质??极O+4e===2O ?熔融金属氧化物作介质???O+4e+2CO===2CO ?熔融碳酸盐作介质?
--
-
O2+4e+4H===2H2O?酸作介质?
22
22-2
-+
-
2
2-
3
题组一 判断正、负极,书写化学电源电极反应式
1.Li—SOCl2电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳,电解液是LiAlCl4—SOCl2。电池的总反应可表示为4Li+2SOCl2===4LiCl+S+SO2↑。
请回答下列问题:
(1)电池的负极材料为____________,发生的电极反应为__________________________。 (2)电池正极发生的电极反应为_______________________________________________。
2.铝—空气海水电池: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。 电池总反应为4Al+3O2+6H2O===4Al(OH)3;
负极:___________________________________________________________________; 正极:___________________________________________________________________。
3.镍镉(Ni—Cd)可充电电池在现代生活中有广泛应用。已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液,其充、放
放电
电按下式进行:Cd+2NiOOH+2H2O????放电时,负极_____________________________; 充电Cd(OH)2+2Ni(OH)2,
6
始于1989 ★★★★★ 戴氏名师教育
正极:___________________________________________________________________。 题组二 “一池多变”的新型燃料电池
4.以甲烷燃料电池为例来分析在不同的环境下电极反应式的书写方法。 (1)酸性条件
燃料电池总反应式:CH4+2O2===CO2+2H2O ①
+-
燃料电池正极反应式:O2+4H+4e===2H2O ② ①-②×2,得燃料电池负极反应式:_________________________________________。 (2)碱性条件
--
燃料电池总反应式:CH4+2O2+2OH===CO2① 3+3H2O
--
燃料电池正极反应式:O2+2H2O+4e===4OH② ①-②×2,得燃料电池负极反应式:_________________________________________。
-
(3)固体电解质(高温下能传导O2)
燃料电池总反应式:CH4+2O2===CO2+2H2O ①
-2-
燃料电池正极反应式:O2+4e===2O② ①-②×2,得燃料电池负极反应式:_______________________________________。 (4)熔融碳酸盐(如:熔融K2CO3)环境下 电池总反应式:CH4+2O2===CO2+2H2O①
--
燃料电池正极反应式:O2+2CO2+4e===2CO23② ①-②×2,得燃料电池负极反应式:_________________________________________。 题组三 根据电池原理图书写电极反应式
5.电化学气敏传感器可用于监测环境中NH3的含量,其工作原理如图所示,其中NH3被氧化为常见无毒物质。其电极反应式为:
负极:___________________________________________________________________; 正极:___________________________________________________________________。
6.热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。一种热激活电池的基本结构如图所示,其中作为电解质的无水LiCl-KCl混合物受热熔融后,电池即可瞬间输出电能。该电池总反应为PbSO4+2LiCl+Ca===CaCl2+Li2SO4+Pb。电极反应式分别为
负极:____________________________________________________________________; 正极:____________________________________________________________________。
7.科学家最新开发的一种新原理二次电池的能量密度是现行锂电池的7倍,该电池结构如图所示,其电极反应式分别为:
负极:____________________________________________________________________; 正极:____________________________________________________________________。
1.(2017·全国卷Ⅲ,11)全固态锂硫电池能量密度高、成本低,其工作原理如图所示,其中电极a常用掺有石
7
始于1989 ★★★★★ 戴氏名师教育
墨烯的S8材料,电池反应为16Li+xS8===8Li2Sx(2≤x≤8)。下列说法错误的是( )
A.电池工作时,正极可发生反应:2Li2S6+2Li+2e===3Li2S4 B.电池工作时,外电路中流过0.02 mol 电子,负极材料减重0.14 g C.石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性 D.电池充电时间越长,电池中Li2S2的量越多 2.(2016·全国卷Ⅱ,11)Mg-AgCl电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池。下列叙述错误的是( )
-+
A.负极反应式为Mg-2e===Mg2
+-
B.正极反应式为Ag+e===Ag
-
C.电池放电时Cl由正极向负极迁移
D.负极会发生副反应Mg+2H2O===Mg(OH)2+H2 3.(2016·全国卷Ⅲ,11)锌-空气燃料电池可用作电动车动力电源,电池的电解质溶液为KOH溶液,反应为2Zn
--
+O2+4OH+2H2O===2Zn(OH)24。下列说法正确的是( )
+
A.充电时,电解质溶液中K向阳极移动
-
B.充电时,电解质溶液中c(OH)逐渐减小
---
C.放电时,负极反应为:Zn+4OH-2e===Zn(OH)24
D.放电时,电路中通过2 mol电子,消耗氧气22.4 L(标准状况) 4.(2016·海南卷,10)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(双选)( ) 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向负极迁移 5.(1)[2016·天津卷,10(1)]氢能与汽油相比,氢气作为燃料的优点是__________(至少答出两点)。
但是氢气直接燃烧的能量转换率远低于燃料电池,写出碱性氢氧燃料电池的负极反应式:_________________。 (2)[2016·江苏卷,20(1)]铁炭混合物(铁屑和活性炭的混合物)、纳米铁粉均可用于处理水中污染物。
--
铁炭混合物在水溶液中可形成许多微电池。将含有Cr2O2在微电池正极上Cr2O27的酸性废水通过铁炭混合物,7
+
转化为Cr2,其电极反应式为_____________________________________________________。
(3)[2015·四川卷,11(5)]FeSO4在一定条件下可制得FeS2(二硫化亚铁)纳米材料。该材料可用于制造高容量锂电池,电池放电时的总反应为4Li+FeS2===Fe+2Li2S,正极反应式是_____________________。
+-
8