专题1 第二单元 化学能与电能的转化 微专题3　电池电极反应式书写方法汇总（共43张ppt）

(共43张PPT)
微专题3
WEIZHUANTISAN
电池电极反应式书写方法汇总
专题1
1.简单原电池电极反应式的书写
书写简单原电池电极反应式时，可按照负极活泼金属失去电子生成阳离子，发生氧化反应，正极阳离子得到电子生成单质，发生还原反应的规律进行书写。首先判断出电极反应产物，然后结合电极反应物及转移电子数量写出电极反应式，最后结合质量守恒、电荷守恒配平各电极反应式。两电极反应式相加则得到电池总反应。
研究人员研制出一种锂水电池，可作为鱼雷和潜艇的储备电源，该电池以金属锂为负极材料，以碳素钢为正极材料，LiOH为电解质，使用时加入水即可放电。
(1)该电池负极的电极反应式：__________________。
(2)正极的电极反应式：___________________________，电池总反应：__________________________。
(3)放电时OH－向_____极移动，Li＋向____极移动(填“正”或“负”)。
例1
2Li－2e－===2Li＋
2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
2Li＋2H2O===2LiOH＋H2↑
负
正
可用于电动汽车的铝—空气燃料电池，通常以NaCl溶液或NaOH溶液为电解质溶液，铝合金为负极，空气为正极。下列说法正确的是
A.以NaCl溶液或NaOH溶液为电解质溶液时，正极电极反应式均为O2＋
　2H2O＋4e－===4OH－
B.以NaOH溶液为电解质溶液时，负极电极反应式为Al＋3OH－－3e－
　===Al(OH)3
C.以NaOH溶液为电解质溶液时，电池在工作过程中电解质溶液的pH保
　持不变
D.电池工作时，电子通过外电路从正极流向负极
变式1
√
(2)计算该条件下50 g H2燃烧放出的热量。
电池工作时，正极上O2得到电子被还原，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，A项正确；
电解质溶液为NaOH溶液时，在负极上产生的是NaAlO2，而不是Al(OH)3，B项错误；
电池总反应为4Al＋3O2＋4NaOH===4NaAlO2＋2H2O，电池工作过程中消耗NaOH，电解质溶液的pH减小，C项错误；
电池工作时，电子通过外电路由负极流向正极，D项错误。
2.根据总反应写电极反应式
若题中给出总反应，可根据化合价的变化，分析此反应中的氧化反应(负极反应)和还原反应(正极反应)，然后写出其中较简单的电极反应式，另一电极反应式可用总反应减去已写出的电极反应式得到。
根据下列原电池的总反应，写出其电极反应式。
(1)利用反应2Cu＋O2＋2H2SO4===2CuSO4＋2H2O可制备硫酸铜，若将该反应设计为原电池，其负极的电极反应式是____________________，正极的电极反应式是_______________________。
例2
2Cu－4e－===2Cu2＋
O2＋4e－＋4H＋===2H2O
将总反应方程式拆成氧化反应和还原反应两个半反应，还原剂在负极上发生氧化反应：2Cu－4e－===2Cu2＋；氧化剂在正极上发生还原反应：O2＋4e－＋4H＋===2H2O。
(2)某原电池总反应为 ＋3H2===Fe2O3＋4OH－＋H2O，在该原电池中：
负极的电极反应式是________________________；正极的电极反应式是____________________________________。
3H2－6e－＋6OH－===6H2O
＋5H2O＋6e－===Fe2O3＋10OH－
将总反应方程式拆成氧化反应和还原反应两个半反应，还原剂在负极上发生氧化反应：3H2－6e－＋6OH－===6H2O；氧化剂在正极上发生还原反应： ＋5H2O＋6e－===Fe2O3＋10OH－。
　　 一种高性能的直接硼氢燃料电池如图所示，其总反应为 ＋2O2
=== ＋2H2O。该电池工作时，下列说法正确的是(已知阴离子交换膜只允许阴离子通过)
A.电子由Pt电极通过NaOH溶液流向石墨电极
B.负极的电极反应为 －8e－＋8OH－===
＋6H2O
C.OH－透过阴离子交换膜向石墨电极迁移
D.外电路通过0.4 mol电子时，有2.24 L O2在石墨电极上参与反应
变式2
√
(2)计算该条件下50 g H2燃烧放出的热量。
由电池总反应及题图可知Pt为负极，石墨为正极。原电池工作时，电子由Pt电极(负极)经过导线流向石墨电极(正极)，电子不能进入NaOH溶液，A项错误；
Pt电极为原电池的负极，电极反应为 ＋8OH－－8e－=== ＋6H2O，B项正确；
原电池工作时，Pt电极为负极，石墨电极为正极，电解质溶液中的阴离子移向负极，即OH－透过阴离子交换膜向Pt电极迁移，C项错误；
(2)计算该条件下50 g H2燃烧放出的热量。
正极上氧气发生得电子的还原反应，电极反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，外电路通过0.4 mol电子时，有0.1 mol O2在石墨电极上参与反应，标准状况下的体积为2.24 L，但题中未说明O2所处的状况，所以O2的体积不一定为2.24 L，D项错误。
3.可充电电池电极反应式的书写
在书写可充电电池电极反应时，要明确可充电电池放电时为原电池，充电时为放电的逆过程。
(1)原电池的负极与充电反应的阳极均发生氧化反应，对应元素化合价升高。
(2)原电池反应的正极与充电反应的阴极均发生还原反应，对应元素化合价降低。
　　某课题组以纳米Fe2O3作为电极材料制备锂离子电池(另一极为金属锂和石墨的复合材料)，通过在室温条件下对锂离子电池进行循环充放电，成功地实现了对磁性的可逆调控(如图所示)。下列说法正确的是
A.放电时，正极的电极反应式为Fe2O3＋6Li＋＋6e－===2Fe＋3Li2O
B.该电池可以用水溶液作电解质溶液
C.放电时，Fe在负极失电子，Fe2O3
在正极得电子
D.充电时，电池被磁铁吸引
例3
√
(2)计算该条件下50 g H2燃烧放出的热量。
电池放电的总反应为Fe2O3＋6Li===
2Fe＋3Li2O，单质锂在负极放电，电极反应式为Li－e－===Li＋，由总反应
和负极的电极反应式可得到正极的电极反应式为Fe2O3＋6Li＋＋6e－===2Fe＋3Li2O，A项正确；
因为单质锂可以与水反应，所以电解质溶液不能是水溶液，B项错误；
放电时，Li在负极失电子，Fe2O3在正极得电子，C项错误；
从图中可以看到，充电时(向左反应)，电池会远离磁铁，即充电时电池中的单质铁转化为氧化铁，不能被磁铁吸引，D项错误。
　　 某蓄电池放电、充电时反应为Fe＋Ni2O3＋3H2O Fe(OH)2＋
2Ni(OH)2，下列推断不正确的是
A.放电时，负极的电极反应式是Fe＋2OH－－2e－===Fe(OH)2
B.放电时，每转移2 mol电子，正极上有1 mol Ni2O3被氧化
C.正极周围电解质溶液pH增大
D.该蓄电池的电极可浸在某种碱性电解质溶液中
变式3
√
(2)计算该条件下50 g H2燃烧放出的热量。
放电时，Fe为负极，失电子发生氧化反应生成Fe(OH)2，电极反应式为Fe－2e－＋2OH－===Fe(OH)2，故A正确；
放电时，Ni2O3为正极，得电子发生还原反应生成Ni(OH)2，电极反应式是Ni2O3＋2e－＋3H2O===2Ni(OH)2＋2OH－，故B错误、C正确；
由总反应式可知电极可浸在碱性电解质溶液中，故D正确。
4.燃料电池电极反应式的书写
(1)燃料电池的正、负极均为惰性电极，均不参与反应。
(2)正极电极反应式的书写
正极发生还原反应，通入的气体一般是氧气，氧气得到电子首先变为氧离子即O2＋4e－===2O2－，根据电解质的不同，正极电极反应式的书写分以下几种情况：
①在酸性溶液中，生成的氧离子与氢离子结合生成水，电极反应式为O2＋4e－＋4H＋===2H2O。
②在碱性溶液中，氧离子与氢氧根离子不能结合，只能与水结合生成氢氧根离子，电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－。
③在熔融碳酸盐中，氧离子能与二氧化碳结合生成碳酸根离子，电极反应式为O2＋2CO2＋4e－===
以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如图所示。
例4
(1)A为微生物燃料电池的____(填“正”或“负”)极。
正
O2→H2O发生还原反应，故A为燃料电池的正极，B为燃料电池的负极。
(2)正极反应式为___________________________。
负极反应式为________________________________
______。
6O2＋24H＋＋24e－===12H2O
C6H12O6＋6H2O－24e－===6CO2＋
24H＋
由于电解质含有H＋，故正极电极反应为6O2＋24H＋＋24e－===12H2O，负极电极反应为C6H12O6＋6H2O－24e－===6CO2＋24H＋。
(3)放电过程中，H＋由___(填“正”或“负”，下同)极区向___极区迁移。
负
正
(4)在电池反应中，每消耗1 mol氧气，理论上能生成标准状况下CO2气体______L。
22.4
葡萄糖燃料电池的总反应为C6H12O6＋6O2===6CO2＋6H2O，即O2～CO2，每消耗1 mol O2，理论上生成标准状况下CO2气体22.4 L。
(5)该电池_____(填“能”或“不能”)在高温下工作。
不能
高温下由于微生物蛋白质发生变性，故该电池不能在高温下工作。
某固体酸燃料电池以CsHSO4固体为电解质传递H＋，其基本结构如图所示，电池总反应可表示为2H2＋O2===2H2O。下列有关说法正确的是
A.电子通过外电路从b极流向a极
B.b极上的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－
　===4OH－
C.每转移0.1 mol电子，消耗1.12 L的H2
D.H＋由a极通过固体电解质移向b极
变式4
√
(2)计算该条件下50 g H2燃烧放出的热量。
由电池总反应及原电池原理可知，充入H2的一极(a极)是负极，充入O2的一极(b极)是正极；电子由负极经外电路流向正极；电池内部阳离子即H＋移向正极，b极的电极
反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，故A、B项错误，D项正确；
C项没有指明是否为标准状况，错误。
1
2
3
4
1.锌－空气电池(原理如图)适宜用作城市电动车的动力电源。该电池放电时Zn转化为ZnO。该电池工作时的下列说法正确的是
A.氧气在石墨电极上发生氧化反应
B.该电池的负极反应为Zn＋H2O－2e－===ZnO
　＋2H＋
C.该电池放电时OH－向石墨电极移动
D.该电池充电时应将Zn电极与电源负极相连
√
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6
1
2
3
4
氧气得电子发生还原反应，A错误；
锌作负极，碱性条件下，负极反应为Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O，B错误；
原电池工作时，溶液中的阴离子向负极移动，
即OH－向Zn电极移动，C错误；
充电时，电池的负极与外接电源的负极相连，D正确。
5
6
1
2
3
4
2.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＋4Na 2Na2CO3＋C。下列说法错误的是
A.放电时， 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－=== ＋C
D.充电时，阳极反应为Na＋＋e－===Na
√
5
6
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3
4
根据电池的总反应知，放电时
负极反应：4Na－4e－===4Na＋
充电时，阴极：4Na＋＋4e－===4Na
放电时， 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。
5
6
3.Li－Al/FeS电池是一种正在开发的车载电池，该电池中正极反应为2Li＋
＋FeS＋2e－===Li2S＋Fe。下列有关该电池的说法正确的是
A.Li－Al在电池中作为负极材料，该材料中Li的化合价为＋1
B.该电池的电池反应为2Li＋FeS===Li2S＋Fe
C.负极的电极反应为Al－3e－===Al3＋
D.充电时，阴极发生的电极反应为Li2S＋Fe－2e－===2Li＋＋FeS
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√
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根据题给正极的电极反应可知，FeS在电池中作为正极材料，Li—Al在电池中作为负极材料，但该材料中的Li是单质，化合价为0，A项错误；
该电池的负极反应为Li－e－===Li＋，电池反应为2Li＋FeS===Li2S＋Fe，B项正确、C项错误；
充电时，阴极得电子，电极反应为Li＋＋e－===Li，D项错误。
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2
3
4
4.某种锂电池用金属锂和石墨作电极材料，电解质溶液是由四氯铝酸锂
(LiAlCl4)溶解在亚硫酰氯( )中形成的，电池总反应为4Li＋2SOCl2===
4LiCl＋SO2↑＋S，下列叙述正确的是(已知：亚硫酰氯遇水会分解)
A.电解质溶液中混入水，对电池反应无影响
B.金属锂被还原作电池的正极
C.电池工作过程中，Cl－向金属锂电极移动
D.电池工作过程中，金属锂提供的电子与正极区析出硫的物质的量之比
为2∶1
√
5
6
1
2
3
4
Li可与水反应，且SOCl2遇水分解，A项错误；
金属锂为原电池的负极，被氧化，B项错误；
金属锂为负极，石墨为正极，阴离子向负极区移动，C项正确；
由反应方程式4Li＋2SOCl2===4LiCl＋SO2↑＋S可知，金属锂失去4 mol电子，反应生成1 mol S，D项错误。
5
6
5.铝作为一种应用广泛的金属，在电化学领域也发挥着举足轻重的作用。回答下列问题：
(1)某同学根据氧化还原反应：2Al(s)＋3Cu2＋(aq)
===2Al3＋(aq)＋3Cu(s)设计如图所示的原电池。
①电极X的化学式为___________，电极Y的化学
式为_____。
Cu(或C)
Al
根据已知离子方程式可知Cu或石墨作正极，Al作负极。
1
2
3
4
5
6
②盐桥中的阴离子向___________(填化学式)溶液中移动。
Al2(SO4)3
原电池中阴离子向负极移动，即向Al2(SO4)3溶液中移动。
1
2
3
4
5
6
(2)新型电池中的铝电池类型较多。
①Al－空气燃料电池可用作电动汽车的电源，该电池多使用NaOH溶液为电解液。电池工作过程中电解液的pH_______(填“增大”“减小”或“不变”)。
减小
Al－空气燃料电池的总反应为4Al＋3O2＋4NaOH===4NaAlO2＋2H2O，故溶液碱性减弱，pH减小。
1
2
3
4
5
6
②如图为Al－AgO电池的原理结构示意图，这种电池可用作水下动力电源。该电池反应方程式为2Al＋3AgO＋2NaOH===2NaAlO2＋3Ag＋H2O，当电极上析出1.08 g Ag时，电路中转移的电子为______mol。
0.02
1
2
3
4
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6
该电池的正极反应为AgO＋2e－＋H2O===Ag＋2OH－。AgO中Ag的化合价为＋2，当电极上析出1.08 g Ag(即0.01 mol)时，电路中转移的电子为0.02 mol。
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6.[2021·河北1月选考模拟，18(1)(2)(3)]我国科学家最近发明了一种Zn－PbO2电池，电解质为K2SO4、H2SO4和KOH，由a和b两种离子交换膜隔开，形成A、B、C三个电解质溶液区域，结构示意图如右：
回答下列问题：
(1)电池中，Zn为_____极，B区域的电解质为_______(填“K2SO4”
“H2SO4”或“KOH”)。
负
K2SO4
1
2
3
4
5
6
锌是活泼金属，Zn电极为负极；由图示可知A区域电解质为KOH，C区域电解质为H2SO4，则在B区域电解质为K2SO4。
1
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(2)电池反应的离子方程式为____________
_______________________________。
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(3)阳离子交换膜为图中的____膜(填“a”或“b”)。
a
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2
3
4
5
6
专题1
本课结束