电极反应和电池反应方程式Word格式文档下载.docx

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A．阴极的电极反应：

CO2＋2H＋＋2e－===CO＋H2O

B．协同转化总反应：

CO2＋H2S===CO＋H2O＋S

C．石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的低

D．若采用Fe3＋/Fe2＋取代EDTA－Fe3＋/EDTA－Fe2＋，溶液需为酸性

[解析]　由题中信息可知，石墨烯电极发生氧化反应，为电解池的阳极，则ZnO@石墨烯电极为阴极。

C错：

阳极接电源正极，电势高，阴极接电源负极，电势低，故石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的高。

A对：

由题图可知，电解时阴极反应式为CO2＋2H＋＋2e－===CO＋H2O。

B对：

将阴、阳两极反应式合并可得总反应式为CO2＋H2S===CO＋H2O＋S。

D对：

Fe3＋、Fe2＋只能存在于酸性溶液中。

3．（2018·

全国Ⅲ·

11）一种可充电锂—空气电池如图所示。

当电池放电时，O2与Li＋在多孔碳材料电极处生成Li2O2－x（x＝0或1）。

下列说法正确的是（　D　）

A．放电时，多孔碳材料电极为负极

B．放电时，外电路电子由多孔碳材料电极流向锂电极

C．充电时，电解质溶液中Li＋向多孔碳材料区迁移

D．充电时，电池总反应为Li2O2－x===2Li＋（1－

）O2

[解析]　由题意知，放电时负极反应为Li－e－===Li＋，正极反应为（2－x）O2＋4Li＋＋4e－===2Li2O2－x（x＝0或1），电池总反应为（1－

）O2＋2Li===Li2O2－x。

充电时的电池总反应与放电时的电池总反应互为逆反应，故充电时电池总反应为Li2O2－x===2Li＋（1－

）O2。

A错：

该电池放电时，金属锂为负极，多孔碳材料为正极。

B错：

该电池放电时，外电路电子由锂电极流向多孔碳材料电极。

该电池放电时，电解质溶液中的Li＋向多孔碳材料区迁移，充电时电解质溶液中的Li＋向锂材料区迁移。

4．（2016·

全国Ⅱ卷·

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（　B　）

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↑

[解析]　该题考查原电池原理的应用，意在考查考生运用化学理论知识解决实际问题的能力。

该电池中Mg作负极，失去电子发生氧化反应，生成Mg2＋，A项正确；

正极反应为AgCl＋e－===Ag＋Cl－，B项错误；

电池放电时，Cl－从正极向负极移动，C项正确；

在负极，Mg会发生副反应Mg＋2H2O===Mg（OH）2＋H2↑，D项正确。

R

（课堂）

知能补漏

1．“五类”依据判断原电池电极：

判断依据

电极

电极材料

电极反应

电子流向

离子移向

电极现象

负极

活泼金属

氧化反应

流出

阴离子移向

电极质量减小

正极

不活泼金属或非金属

还原反应

流入

阳离子移向

电极增重或质量不变

2.“三步”突破原电池电极反应式的书写：

第一步：

分析氧化还原反应

根据氧化还原反应，分析元素化合价的升降，确定正负极反应物质及电子得失数目

第二步：

注意电解质溶液环境

分析电解质溶液的酸碱性及离子参加反应的情况，确定电极反应，写出电极反应式

第三步：

合并正、负电极反应

调整两极反应式中得失电子数目相等并叠加，消去电子，得出总反应式

3．解答新型化学电源的步骤

（1）判断电池类型→确认电池原理→核实电子、离子移动方向。

（2）确定电池两极→判断电子、离子移动方向→书写电极反应和电池反应。

（3）充电电池→放电时为原电池→失去电子的为负极反应。

（4）电极反应→总反应离子方程式减去较简单一极的电极反应式→另一电极反应式。

【例】

（2018·

石嘴山三模）镍氢电池（NiMH）正极板材料为NiOOH，负极板材料为吸氢合金，该电池在充电过程中的总反应方程式是Ni（OH）2＋M===NiOOH＋MH。

（1）放电时负极反应为H2－2e－＋2OH－===2H2O　；

（2）充电时阳极反应为Ni（OH）2－e－＋OH－===NiOOH＋H2O　。

（3）利用镍氢电池电解50mL1.00mol·

L－1食盐水，电解一段时间后，收集到标准状况下的X2气体1.12L（设电解后溶液体积不变）。

则电解后溶液的pH＝_14__，阳极产生气体的体积在标准状况下是_0.84__L。

[解析]　镍氢电池放电时，负极反应为H2－2e－＋2OH－===2H2O，正极反应为NiOOH＋H2O＋e－===Ni（OH）2＋OH－，则充电时阳极反应为Ni（OH）2－e－＋OH－===NiOOH＋H2O。

利用镍氢电池电解50mL1.00mol·

L－1食盐水时，Fe为阴极，阴极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，当产生1.12LH2（0.05mol）时，电子共转移0.1mol，NaCl完全电解，阳极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，产生0.025molCl2，共转移0.05mole－，NaCl电解完以后，阳极上有4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，生成0.0125molO2，最终为NaOH溶液，根据钠离子守恒，c（OH－）＝c（Na＋）＝1mol·

L－1，则pH＝14，阳极产生气体的总体积为（0.025＋0.0125）mol×

22.4L·

mol－1＝0.84L。

【练习】

（新题预测）如图所示为可充电的全钒液流电池构造示意图，该电池中的隔膜只允许H＋通过。

电池放电时，负极区溶液的pH将_增大__（填“增大”“减小”或“不变”），电池充电时，阳极的电极反应式为VO2＋－e－＋H2O===VO

＋2H＋　。

[解析]　电池放电时，负极反应：

V2＋－e－===V3＋，正极反应：

VO

＋2H＋＋e－===VO2＋＋H2O，H＋向正极移动，负极区溶液的pH增大；

电池充电时，阳极的电极反应式为VO2＋－e－＋H2O===VO

＋2H＋。

B

（课后）

1．（2018·

黄山二模）某工厂采用电解法处理含铬废水，耐酸电解槽用铁板作阴、阳极，槽内盛放含铬废水，工作原理如图所示，下列说法不正确的是（　B　）

A．A接电源正极

B．B极区附近溶液pH降低

C．A极区溶液中发生的氧化还原反应为Cr2O

＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O

D．若不考虑气体的溶解，有0.1molCr2O

被还原时，生成标准状况下13.44LH2

[解析]　B极上产生H2，依据电解原理，B极为阴极，A极是阳极，A接电源的正极，A正确；

阴极电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，溶液的pH增大，B错误；

阳极铁作电极，Fe－2e－===Fe2＋，利用Fe2＋具有还原性，Fe由＋2→＋3，Cr2O

具有氧化性，Cr由＋6→＋3，最小公倍数是6，根据原子守恒，得出Cr2O

＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O，正确；

根据2H＋＋2e－===H2↑，产生标准状况下13.44L氢气，转移电子

＝1.2mol，同时阳极生成Fe2＋的物质的量为0.6mol，据Cr2O

＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O，得出0.1molCr2O

被还原，D正确。

2．某电动汽车配载一种可充放电的锂离子电池。

放电时电池总反应为Li1－xCoO2＋LixC6===LiCoO2＋C6（x<

1）。

下列关于该电池的说法不正确的是（　C　）

A．放电时，Li＋在电解质中由负极向正极迁移

B．放电时，负极的电极反应式为LixC6－xe－===xLi＋＋C6

C．充电时，若转移1mole－，石墨（C6）电极将增重7xg

D．充电时，阳极的电极反应式为LiCoO2－xe－＝Li1－xCoO2＋xLi＋

[解析]　放电时，阳离子向原电池的正极移动，A选项正确；

Li1－xCoO2中Li显＋1价，氧显－2价，则Co显＋（3＋x）价，LixC6中Li和C均显0价。

负极发生氧化反应，其电极反应式为LixC6－xe－===xLi＋＋C6，B选项正确；

充电时，C6为电解池的阴极，电极反应式为xLi＋＋C6＋xe－===LixC6，若转移1mol电子，石墨电极质量增加7g，C选项错误；

正极发生还原反应，其电极反应式为Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－===LiCoO2，则充电时，阳极的电极反应式为LiCoO2－xe－===Li1－xCoO2＋xLi＋，D选项正确。

3．（新题预测）一种以NaBH4和H2O2为原料的新型电池的工作原理如图所示。

下列说法错误的是（　C　）

A．电池的正极反应式为H2O2＋2e－===2OH－

B．电池放电时Na＋从a极区移向b极区

C．电子从电极b经外电路流向电极a

D．b极室的输出液经处理后可输入a极室循环利用

[解析]　通入a电极的为BH

、OH－，其中B失电子化合价升高生成BO

，因此a为电池的负极，b为电池的正极，H2O2中O由－1价降到－2价发生还原反应，反应式为H2O2＋2e－===2OH－，A正确。

原电池工作时，电解质溶液中的阳离子由负极区向正极区移动，B正确。

电子由负极流出，正极流入，即a→b，故C错误。

正极区产生的氢氧根，可以经处理后输入a极室循环使用，D正确。

考点二　电解原理的应用

11）用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜，电解质溶液一般为H2SO4—H2C2O4混合溶液。

下列叙述错误的是（　C　）

A．待加工铝质工件为阳极

B．可选用不锈钢网作为阴极

C．阴极的电极反应式为：

Al3＋＋3e－＝Al

D．硫酸根离子在电解过程中向阳极移动

[解析]　本题考查电解原理的应用。

利用电解氧化法在铝制品表面形成致密的Al2O3薄膜，即待加工铝质工件作阳极，A项正确；

阴极与电源负极相连，对阴极电极材料没有特殊要求，可选用不锈钢网等，B项正确；

电解质溶液呈酸性，阴极上应是H＋放电，C项错误；

在电解过程中，电解池中的阴离子向阳极移动，D项正确。

2．（2016·

全国Ⅰ卷·

11）三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图所示，采用惰性电极，ab、cd均为离子交换膜，在直流电场的作用下，两膜中间的Na＋和SO

可通过离子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。

下列叙述正确的是（　B　）

A．通电后中间隔室的SO

离子向正极迁移，正极区溶液pH增大

B．该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品

C．负极反应为2H2O－4e－===O2＋4H＋，负极区溶液pH降低

D．当电路中通过1mol电子的电量时，会有0.5mol的O2生成

[解析]　该题考查电解池原理，意在考查考生运用所学知识分析、解决问题的能力。

该装置为电解池。

H2O在正（阳）极区放电，生成O2和H＋，中间隔室中的阴离子SO

通过cd膜移向正（阳）极，故正（阳）极区得到H2SO4，当电路中通过1mol电子时生成0.25molO2，正（阳）极区溶液pH减小，H2O在负（阴）极区放电，生成OH－和H2，负（阴）极区溶液pH增大，A、C、D项错误。

H2O在负（阴）极区放电生成H2和OH－，中间隔室中的阳离子Na＋通过ab膜移向负（阴）极，故负（阴）极区可得到NaOH，而正（阳）极区可得到H2SO4，故B项正确。

全国Ⅱ）我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的Na－CO2二次电池。

将NaClO4溶于有机溶剂作为电解液，钠和负载碳纳米管的镍网分别作为电极材料，电池的总反应为3CO2＋4Na2Na2CO3＋C。

A．放电时，ClO

向负极移动

B．充电时释放CO2，放电时吸收CO2

C．放电时，正极反应为3CO2＋4e－===2CO

＋C

D．充电时，正极反应为Na＋＋e－===Na

[解析]　根据电池的总反应知，放电时负极反应：

4Na－4e－===4Na＋

正极反应：

3CO2＋4e－===2CO

充电时，阴（负）极：

4Na＋＋4e－===4Na

阳（正）极：

2CO

＋C－4e－===3CO2↑

放电时，ClO

向负极移动。

根据充电和放电时的电极反应式知，充电时释放CO2，放电时吸收CO2。

北京·

12）用石墨电极完成下列电解实验。

实验一

实验二

装置

现象

a、d处试纸变蓝；

b处变红，局部褪色；

c处无明显变化

两个石墨电极附近有气泡产生；

n处有气泡产生；

……

下列对实验现象的解释或推测不合理的是（　B　）

A．a、d处：

2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－

B．b处：

2Cl－－2e－===Cl2↑

C．c处发生了反应：

Fe－2e－===Fe2＋

D．根据实验一的原理，实验二中m处能析出铜

[解析]　该题结合实验考查电化学知识，意在考查考生对电解池的熟练程度和理解能力。

由于有外接电源，所以实验一和实验二均为电解池装置。

实验一中，铁丝中的电流方向为从d到c，电子移动方向为从c到d，所以实验一的装置是比较复杂的电解池，其中a为阴极，c为阳极，d为阴极，b为阳极。

a、d处发生反应2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，A项正确；

若b处发生反应2Cl－－2e－===Cl2↑，不足以解释b处“变红”和“褪色”现象，故B项错误；

c处铁作阳极，发生反应Fe－2e－===Fe2＋，由于生成的Fe2＋浓度较小，且pH试纸本身有颜色，故颜色上无明显变化，C项正确；

实验二是一个更加复杂的电解池装置，两个铜珠的左端均为阳极，右端均为阴极，初始时两个铜珠的左端（阳极）均发生反应Cu－2e－===Cu2＋，右端（阴极）均发生反应2H＋＋2e－===H2↑，一段时间后，Cu2＋移动到m和n处，m、n处附近Cu2＋浓度增大，发生反应Cu2＋＋2e－===Cu，m、n处能生成铜，D正确。

1．“五类”依据判断电解池电极

阳极

与电源正极相连

电极溶解或pH减小

阴极

与电源负极相连

电极增重或pH增大

2．电解池电极反应式的书写模式：

3．有关电化学计算的三大方法

（1）根据电子守恒计算

用于串联电路中电解池阴阳两极产物、原电池正负两极产物、通过的电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。

（2）根据总反应式计算

先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列出比例式计算。

（3）根据关系式计算

根据得失电子守恒关系建立起已知量与未知量之间的桥梁，构建计算所需的关系式。

如以通过4mole－为桥梁可构建如下关系式：

（式中M为金属，n为其离子的化合价数值）

4．电解池中电极反应式的书写方法

（1）书写步骤

①首先注意阳极是活性材料还是惰性材料。

②分析确定溶液中所有阴阳离子并清楚放电顺序。

③根据放电顺序分析放电产物。

④根据电解质溶液的酸碱性确定电极反应式中是否有H＋、OH－或H2O参与；

最后配平电极反应式。

（2）介质对电极反应式的影响

①在电解池电极方程式中，如果是H＋或OH－放电，则电解质溶液的酸碱性对电极反应式没有影响。

②酸性溶液反应物或生成物中均没有OH－。

③碱性溶液反应物或生成物中均没有H＋。

（3）电极产物的溶解性对电极反应式的影响。

电解MgCl2溶液时的阴极反应式应为：

Mg2＋＋2H2O＋2e－===Mg（OH）2↓＋H2↑，而不是2H＋＋2e－===H2↑。

总反应离子方程式为：

Mg2＋＋2Cl－＋2H2O

Mg（OH）2↓＋Cl2↑＋H2↑。

不能把电解MgCl2溶液的离子方程式写成：

2Cl－＋2H2O

2OH－＋Cl2↑＋H2↑，忽视了生成难溶的Mg（OH）2。

5．常见膜化学：

（1）膜的作用：

阳离子交换膜允许阳离子通过，不允许阴离子通过；

阴离子交换膜允许阴离子通过，不允许阳离子通过；

质子交换膜允许质子通过而避免不同电极区域内某些离子间的反应。

（2）阴、阳离子交换膜的判断

①看清图示，是否在交换膜上标注了阴、阳离子，是否标注了电源的正、负极，是否标注了电子流向、电荷流向等，明确阴、阳离子的移动方向。

②根据原电池、电解池中阴、阳离子的移动方向，结合题意中给出的制备、电解物质等信息，找出物质生成或消耗的电极区域、确定移动的阴、阳离子，从而推知离子交换膜的种类。

甘南三模）氨是生产氮肥、尿素等物质的重要原料。

电化学法是合成氨的一种新方法，其原理如图所示，下列说法正确的是（　D　）

A．图中所示物质中，X为H2，Y为N2

B．Y参与的电极反应为H2＋2e－===2H＋

C．当有3gH＋通过质子交换膜时，Z的体积为22.4L

D．反应过程中左边区域溶液pH逐渐升高

[解析]　根据图示H＋的移动方向，Y发生氧化反应，X为N2，A错误；

Y参与的电极反应为H2－2e－===2H＋，B错误；

未指明气体的状况，C错误；

左侧电极反应为N2＋6H＋＋6e－===2NH3，消耗H＋，pH升高，D正确。

1．（新题预测）工业上用电解法处理含镍酸性废水并得到单质Ni的原理如图所示。

下列说法正确的是（　B　）

已知：

①Ni2＋在弱酸性溶液中发生水解

②氧化性：

Ni2＋（高浓度）>

H＋>

Ni2＋（低浓度）

A．碳棒上发生的电极反应：

2H＋＋2e－===H2↑

B．电解过程中，B室中NaCl溶液的物质的量浓度将不断增大

C．电解结束时含镍酸性废水几乎不含Ni

D．若将图中阳离子膜去掉，将A、B两室合并，则电解反应总方程式不会发生改变

[解析]　电极反应式为

阳极：

4OH－－4e－===2H2O＋O2↑

阴极：

Ni2＋＋2e－===Ni

A错误；

由于C室中Ni2＋、H＋不断减少，Cl－通过阴离子膜从C室移向B室，A室中OH－不断减少，Na＋通过阳离子膜从A室移向B室，所以B室中NaCl溶液的物质的量浓度不断增大，B正确；

由于H＋的氧化性大于Ni2＋（低浓度）的氧化性，且Ni2＋在弱酸性溶液中发生水解，所以电解过程中，Ni2＋无法完全放电，C错误；

若去掉A、B室间阳离子膜，在阳极Cl－首先放电生成Cl2，反应总方程式发生改变，D错误。

2．（2017·

新余二模）磷酸铁锂电池具有高效率输出、可快速充电、对环境无污染等优点，其工作原理如图。

M电极是金属锂和碳的复合材料（碳作为金属锂的载体），电解质为一种能传导Li＋的高分子材料，隔膜只允许Li＋通过，电解反应式为LixC6＋Li1－xFePO4

LiFePO4＋6C。

A．放电时Li＋从右边移向左边

B．放电时M是负极，电极反应式为C

－xe－===6C

C．充电时电路中通过0.5mol电子，消耗36gC

D．充电时N极连接电源的正极，电极反应式为LiFePO4－xe－===Li1－xFePO4＋xLi＋

[解析]　根据电池反应式，得出LixC6作负极，Li1－xFePO4作正极，依据原电池的工作原理，阳离子向正极移动，即从左向右移动，A错误；

根据A选项分析，M为负极，其电极反应式为LixC6－xe－===xLi＋＋6C，B错误；

充电时，阴极反应式xLi＋＋6C＋xe－===LixC6，通过0.5mol电子，消耗

g的C，C错误；

充电时，N极连接电源的正极，作阳极，电极反应式是电池正极反应式的逆过程，即LiFePO4－xe－===Li1－xFePO4＋xLi＋，D正确。

3．图示装置是某学习小组设计的电解池。

（1）电解时，a极电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑　；

b极电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑　；

电解总反应离子方程式为2Cl－＋2H2O

2OH－＋H2↑＋Cl2↑

（2）电解完成后，若溶液的体积为1L，整个电解过程中共转移0.1mole－，则溶液的pH为_13__，若使电解质溶液复原，需通入氯化氢的物质的量为_0.1__mol。

（3）若用该装置给铁钉镀铜，则应用铜作_阳极__，用铁钉作_阴极__，电解质溶液应为_CuSO4__溶液。

（4）若用该装置原理保护铁闸门，应将铁闸门与电源的_阴极__相连；

若采用牺牲阳极的阴极保护法保护铁闸门，利用的原理是_原电池原理__，应把铁闸门作_原电池的正__极。

考点三　金属的腐蚀与防护

11）支撑海港码头基础的钢管桩，常用外加电流的阴极保护法进行防腐，工作原理如图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。

下列有关表述不正确的是（　C　）

A．通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零

B．通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩

C．高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递