高中化學第四章電化學基礎(chǔ)重難點三電極反應(yīng)和電池反應(yīng)方_第1頁
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文檔簡介

1、重難點三 電極反應(yīng)和電池反應(yīng)方程式電極反應(yīng)方程式的書寫步驟:1首先判斷原電池的正負極如果電池的正負極判斷失誤,則電極反應(yīng)必然寫錯一般來說,較活潑的金屬失去電子,為原電池的負極,但不是絕對的如鎂片和鋁片插入氫氧化鈉溶液中組成的原電池雖然鎂比鋁活潑,但由于鋁和氫氧化鈉溶液反應(yīng)失去電子被氧化,因而鋁是負極,此時的電極反應(yīng)為:負極:2Al-6e-2Al3+正極:6H2O+6e-6OH-+3H2 或 2Al3+2H2O+6e-+2OH-2AlO2-+3H2再如,將銅片和鋁片同時插入濃硝酸中組成原電池時,由于鋁在濃硝酸中發(fā)生了鈍化,銅卻失去電子是原電池的負極被氧化,此時的電極反應(yīng)為:負極:Cu-2e-Cu

2、2+正極:2NO3-+4H+2e-2NO2+2H2O2要注意電解質(zhì)溶液的酸堿性在正負極上發(fā)生的電極反應(yīng)不是孤立的,它往往與電解質(zhì)溶液緊密聯(lián)系如氫-氧燃料電池就分酸式和堿式兩種,在酸性溶液中的電極反應(yīng):負極:2H2-4e-4H +正極:O2+4H+4e-2H2O如果是在堿性溶液中,則不可能有H+出現(xiàn),同樣在酸性溶液中,也不能出現(xiàn)OH-由于CH4、CH3OH等燃料電池在堿性溶液中,碳元素是以CO32-離子形式存在的,故不是放出CO23還要注意電子轉(zhuǎn)移的數(shù)目在同一個原電池中,負極失去電子的總數(shù)一定等于正極得到電子的總數(shù),所以在書寫電極反應(yīng)式時,要注意電荷守恒這樣可避免在有關(guān)計算時產(chǎn)生錯誤或誤差,也可

3、避免由電極反應(yīng)式寫總反應(yīng)方程式或由總方程式改寫電極反應(yīng)式時所帶來的失誤4抓住總的反應(yīng)方程式從理論上講,任何一個自發(fā)的氧化還原反應(yīng)均可設(shè)計成原電池而兩個電極相加即得總的反應(yīng)方程式所以對于一個陌生的原電池,只要知道總的反應(yīng)方程式和其中的一個電極反應(yīng)式,就可寫出另一個電極反應(yīng)式【重難點點睛】原電池正、負極電極反應(yīng)式的書寫技巧:(1)先確定原電池的正負極上的反應(yīng)物質(zhì),并標出相同電子數(shù)目的得失; (2)注意負極反應(yīng)生成的陽離子與電解質(zhì)溶液中的陰離子是否共存若不共存,則該電解質(zhì)溶液中的陰離子應(yīng)寫入負極反應(yīng)式;若正極上的反應(yīng)物質(zhì)是O2,且電解質(zhì)溶液為中性或堿性,則H2O必須寫入正極反應(yīng)式中,且O2生成OH-

4、;若電解質(zhì)溶液為酸性,則H+必須寫入正極反應(yīng)式中,且O2生成H2O;若在熔融鹽電解質(zhì)中反應(yīng),則O2可能得電子變成O2-; (3)正負電極反應(yīng)式相加得到電池反應(yīng)的總方程式,若能寫出已知電池反應(yīng)的總方程式,可以減去較易寫出的電極反應(yīng)式,從而得到比較難寫的電極反應(yīng)式?!局仉y點指數(shù)】 【重難點考向一】 原電池電極反應(yīng)式的書寫【例1】原電池的電極名稱不僅與電極材料的性質(zhì)有關(guān),也與電解質(zhì)溶液有關(guān)下列說法中正確的是()A由Fe、Cu、FeCl3溶液組成原電池,負極反應(yīng)式為:Cu-2e-=Cu2+B由Al、Cu、稀硫酸組成原電池,負極反應(yīng)式為:Cu-2e-=Cu2+C由Al、Mg、NaOH溶液組成原電池,負極

5、反應(yīng)式為:Al+4OH-3e-=AlO2-+2H2OD由Al、Cu、濃硝酸組成的原電池中,負極反應(yīng)式為:Al-3e-=Al3+【答案】C【重難點點睛】考查電極反應(yīng)式的書寫,正確判斷正負極是解本題關(guān)鍵,原電池的正極發(fā)生還原反應(yīng),負極發(fā)生氧化反應(yīng),再結(jié)合電解質(zhì)溶液書寫電極反應(yīng)式,注意不能單純根據(jù)金屬的活潑性強弱判斷正負極,為易錯點?!局仉y點考向二】 燃料電池電極反應(yīng)式書寫【例2】科學家近年來研制出一種新型細菌燃料電池,利用細菌將有機物轉(zhuǎn)化為氫氣,氫氣進入以硫酸為電解質(zhì)的燃料電池發(fā)電電池負極反應(yīng)為()AH2+2OH-2e-=2H2O BO2+4H+4e-=2H2OCH2-2e-=2H+ DO2+2H

6、2O+4e-=4OH-【答案】C【名師點睛】考查電極反應(yīng),氫氣具有還原性,在負極上發(fā)生氧化反應(yīng),由于電解質(zhì)溶液呈酸性,則負極上氫氣失電子生成氫離子,負極反應(yīng)為H2=2H+2e-,正極反應(yīng)O2+4H+4e-=2H2O。【重難點考向三】 電解池電極反應(yīng)【例3】用石墨做電極,電解氯化銅和氯化鈉的混合溶液,在任何情況下,陰、陽兩極下不可能同時發(fā)生的反應(yīng)是()A陰極:2H+2e-H2陽極:4OH-4e-2H2O+O2B陰極:2H+2e-H2陽極:2Cl-2e-Cl2C陰極:Cu2+2e-Cu陽極:4OH-4e-2H2O+O2D陰極:Cu2+2e-Cu陽極:2Cl-=2e-Cl2【答案】C【解析】A當氯離

7、子和銅離子全部電解放電后電解的是水;陰極:Cu2+2e-=Cu、2H+2e-=H2;陽極:2Cl-2e-=Cl2、4OH-4e-=2H2O+O2,故A可以同時發(fā)生,故A不選;B銅離子放電后,陽極還有氯離子放電;陰極:Cu2+2e-=Cu、2H+2e-=H2,陽極:2Cl-2e-=Cl2,故B可以同時發(fā)生,故B不選;C溶液中氯離子濃度大于銅離子濃度,氯離子放電完全時銅離子已全部得到電子放電;陰極:Cu2+2e-=Cu、2H+2e-=H2,陽極:2Cl-2e-=Cl2,故C不可以同時發(fā)生,故C選;D開始時陽極氯離子放電,陰極銅離子同時放電;陰極:Cu2+2e-=Cu,陽極:2Cl-2e-=Cl2,

8、故D可以同時發(fā)生,故D不選;故選C。【名師點睛】考查混合電解的原理應(yīng)用,主要考查了離子放電順序的應(yīng)用,混合電解時,溶液中的離子按照氧化性和還原性強弱的順序進行放電,離子物質(zhì)的量不同電解情況不同,但總的原則是兩極電子守恒是計算和判斷的關(guān)鍵。【重難點考向四】【例4】鋅-溴蓄電池的充、放電的電池總反應(yīng)為Zn2+2Br- Zn+Br2,下列各反應(yīng):Zn-2e-=Zn2+;Br2+2e-=2Br-;2Br-2e-=Br2;Zn2+2e-=Zn,其中充電的陽極和放電的負極的反應(yīng)分別是()A B C D【答案】D【名師點睛】考查原電池原理和電解池原理,充電時,該裝置是電解池,陽極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng);放電時

9、,該裝置是原電池,負極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng),據(jù)此分析。1一種燃料電池中發(fā)生的化學反應(yīng)為:在酸性溶液中甲醇與氧作用生成水(l)和二氧化碳該電池負極發(fā)生的反應(yīng)是()ACH3OH(g)+O2(g)-2e-H2O(l)+CO2(g)+2H+(aq)BO2(g)+4H+(aq)+4e-2H2O(l)CCH3OH(g)+H2O(l)-6e-CO2(g)+6H+(aq)DO2(g)+2H2O(l)+4e-4OH-(aq)【答案】C【解析】該原電池負極上甲醇失電子生成二氧化碳和氫離子,電極反應(yīng)式為CH3OH(g)+H2O(l)-6e-CO2(g)+6H+(aq);正極上氧氣得電子和氫離子反應(yīng)生成水,電極反應(yīng)式

10、為O2(g)+4H+(aq)+4e-2H2O(l),故選C。【名師點睛】考查電極反應(yīng)式的書寫,為高頻考點,所有的燃料電池都是原電池,燃料電池負極上燃料失電子發(fā)生氧化反應(yīng),正極上氧化劑得電子發(fā)生還原反應(yīng),注意結(jié)合電解質(zhì)溶液酸堿性書寫電極反應(yīng)式,該原電池負極上甲醇失電子生成二氧化碳和氫離子,正極上氧氣得電子和氫離子反應(yīng)生成水,據(jù)此分析解答。2下列用來表示物質(zhì)變化的化學用語中,正確的是()A堿性氫氧燃料電池的負極反應(yīng)式:O2+2H2O+4e-=4OH-B粗銅精煉時,與電源正極相連的是純銅,電極反應(yīng)式為:Cu-2e-=Cu2+C用惰性電極分別電解熔融氯化鈉和飽和食鹽水時,陽極的電極反應(yīng)式均為:2Cl-

11、2e-=Cl2D鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕時的正極反應(yīng)式:Fe-2e-=Fe2+【答案】C3下列電極反應(yīng)式正確的是()A以惰性材料為電極,KOH溶液為電解質(zhì)構(gòu)成原電池,負極反應(yīng)式為H2-2e-=2H+B銅、鋅在稀硫酸溶液中構(gòu)成原電池,正極反應(yīng)式為2H+2e-=H2C以銅為電極將2Fe3+Cu=2Fe2+Cu2+設(shè)計成原電池,正極反應(yīng)式為Cu-2e-=Cu2+D以鋁、鐵為電極,在氫氧化鈉溶液中構(gòu)成原電池,負極反應(yīng)式為Al-3e-=Al3+【答案】B【解析】A以惰性材料為電極,KOH溶液為電解質(zhì)構(gòu)成的氫氧燃料電池,在負極上是氫氣失電子的反應(yīng)H2-2e-+2OH-=2H2O,故A錯誤;B銅、鋅在稀硫酸溶液中構(gòu)

12、成原電池,正極上是氫離子得電子的還原反應(yīng)2H+2e-=H2,故B正確;C將2Fe3+Cu=2Fe2+Cu2+設(shè)計成原電池,則金屬銅是負極,負極反應(yīng)式為Cu-2e-=Cu2+,故C錯誤;D以鋁、鐵為電極,在氫氧化鈉溶液中構(gòu)成原電池,自發(fā)的氧化還原反應(yīng)發(fā)生在金屬鋁和氫氧化鈉之間,負極反應(yīng)式為4OH-+Al-3e-=Al(OH)4-,故D錯誤;故選B。4化學用語是學習化學的重要工具,下列用來表示物質(zhì)變化的化學用語中,正確的是()A鋼鐵發(fā)生電化學腐蝕的正極反應(yīng)式:Fe-2e-Fe2+B氫氧燃料電池的負極反應(yīng)式:O2+2H2O+4e-4OH-C氯堿工業(yè)中,陽極的電極反應(yīng)式:2Cl-2e-Cl2D粗銅精煉時,與電源正極相連的是純銅,陽極反應(yīng)式:Cu-2e-Cu2+【答案】C5下列各項正確的是() 電極反應(yīng)式出現(xiàn)環(huán)境AO2+2H2O+4e-4OH-堿性環(huán)境下氫氧燃料電池的負極反應(yīng)B4OH-4e-2H2O+O2弱酸性環(huán)境下鋼鐵的吸氧腐蝕C2H+2e-H2用惰性電極電解NaOH溶液的陰極反應(yīng)DH2-2e-2H+用惰性電極電解H2SO4的陽極反應(yīng)【答案】C【解析】A堿性條件下氫氧燃料電池中,負極上氫氣失電子發(fā)生氧化反應(yīng),負極反應(yīng)式為2

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