化学电池电极反应式的书写 专题练习（含解析）

专题练习 化学电池电极反应式的书写
1.科学家近年来研制出一种新型细菌燃料电池，利用细菌将有机物转化为氢气，氢气进入以磷酸为电解质的燃料电池发电。电池负极反应为(　　)
A．H2＋2OH－===2H2O＋2e－
B．O2＋4H＋＋4e－===2H2O
C．H2－2e－===2H＋
D．O2＋2H2O＋4e－===4OH－
2.一种新型燃料电池，一极通入空气，另一极通入丁烷；电解质是掺杂氧化钇(Y2O3)的氧化锆(ZrO2)，在熔融状态下能传导O2—。下列对该燃料电池说法正确的是(　　)
A．在熔融电解质中，O2－由负极移向正极
B．电池的总反应是2C4H10＋13O2===8CO2＋10H2O
C．通入空气的一极是负极，电极反应式为O2＋4e－===2O2－
D．通入丁烷的一极是负极，电极反应式为C4H10＋26e－＋13O2－===4CO2＋5H2O
3.锂电池是一代新型高能电池，它以质量轻、能量高而受到普遍重视，目前已研制成功多种锂电池。某种锂电池的总反应式为Li＋MnO2===LiMnO2。下列说法正确的是(　　)
A．Li是正极，电极反应为Li－e－===Li＋
B．Li是负极，电极反应为Li－e－===Li＋
C．Li是负极，电极反应为MnO2＋e－===MnO
D．Li是负极，电极反应为Li－2e－===Li2＋
4.已知甲烷燃料电池的总反应方程式为CH4＋2O2===CO2＋2H2O，其中1个电极的反应式为2O2＋8H＋＋8e－===4H2O，下列叙述不正确的是(　　)
A．通入甲烷的一极为负极
B．通入氧气的一极为正极
C．正极发生氧化反应
D．负极的电极反应式为CH4＋2H2O－8e－===CO2＋8H＋
5.一种新型环保电池是采用低毒的铝合金(丢弃的易拉罐)，家庭常用的漂白水、食盐、氢氧化钠(化学药品店常见试剂)等原料制作的。电池的总反应方程式为2Al＋3ClO－＋2OH－===3Cl－＋2AlO＋H2O。下列说法不正确的是(　　)
A．该电池的优点是电极材料和电解质用完后可以更换
B．该电池发生氧化反应的是金属铝
C．电极的正极反应式为3ClO－＋3H2O＋6e－===3Cl－＋6OH－
D．当有0.1mol铝完全溶解时，流经电解液的电子个数为1.806×1023
6.大功率镍氢动力电池及其管理模块，是国家“十五”863计划电动汽车专项中一项重要课题。我国镍氢电池居世界先进水平，解放军潜艇将装备国产大功率镍氢动力电池。常见镍氢电池的某极是储氢合金LaNi5H6(LaNi5H6中各元素化合价均为零)。电池反应通常表示为LaNi5H6＋6NiO(OH) LaNi5＋6Ni(OH)2。
关于镍氢电池放电时的下列说法中不正确的是(　　)
A．储氢合金作负极
B．正极反应式：6NiO(OH)＋6H2O＋6e－===6Ni(OH)2＋6OH－
C．负极反应式：LaNi5H6＋6OH－－6e－===LaNi5＋6H2O
D．电子由正极通过外电路流向负极
7.如图所示，X为单质硅，Y为金属铁，a为氢氧化钠溶液，组装成一个原电池，总反应式为Si＋2OH－＋H2O===SiO＋2H2↑。下列说法正确的是(　　)
A．X为负极，电极反应式为Si－4e－===Si4＋
B．X为正极，电极反应式为4H2O＋4e－===4OH－＋2H2↑
C．X为负极，电极反应式为Si＋6OH－－4e－===SiO＋3H2O
D．Y为负极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋
8.Mg—AgCl电池是一种能被海水激活的一次性贮备电池，电池反应方程式为2AgCl＋Mg===Mg2＋＋2Ag＋2Cl－。有关该电池的说法正确的是(　　)
A．Mg为电池的正极
B．负极反应为AgCl＋e－===Ag＋Cl－
C．不能被KCl溶液激活
D．可用于海上应急照明供电
9.用锌棒、铁棒和硫酸铜溶液组成原电池，正极上发生的反应为(　　)
A．Fe－2e－===Fe2＋
B．Cu2＋＋2e－===Cu
C．Fe－3e－===Fe3＋
D．Zn－2e－===Zn2＋
10.用铜片、铁片和硝酸银组成的原电池，负极上发生的是(　　)
A．Ag＋＋e－===Ag
B．Cu－2e－===Cu2＋
C．Fe－3e－===Fe3＋
D．Fe－2e－===Fe2＋
11.用铁片、铜片和稀硫酸组成原电池，正极上发生的反应为(　　)
A．2H＋＋2e－===H2↑
B．Cu－2e－===Cu2＋
C．Fe－3e－===Fe3＋
D．Fe－2e－===Fe2＋
12.下图是氢氧燃料电池的示意图：
图中a电极和b电极都是石墨电极，请写出其电极反应式和总反应方程式。
(1)电解液为硫酸钠溶液
①负极反应式是_____________________________________________________________；
②正极反应式是_____________________________________________________________；
③总反应方程式是_______________________________________________________________。
(2)电解液为硫酸溶液
①负极反应式是________________________________________________________________；
②正极反应式是_________________________________________________________________；
③总反应方程式是_______________________________________________________________。
(3)电解液为氢氧化钠溶液
①负极反应式是_________________________________________________________________；
②正极反应式是_________________________________________________________________；
③总反应方程式是_______________________________________________________________。
13.已知甲烷(CH4)燃料电池的电解质溶液为氢氧化钾溶液，请写出：
(1)正极反应式__________________________________________________________________。
(2)负极反应式__________________________________________________________________。
(3)总反应的离子方程式__________________________________________________________。
14.据报道，最近摩托罗拉公司研制了一种由甲醇和氧气以及强碱作电解质溶液的新型手机电池，电量可达现用镍氢电池或锂电池的10倍。已知该电池的总反应为2CH3OH＋3O2＋4OH－===2CO＋6H2O。请回答下列问题：
(1)该燃料电池的正极反应式为____________________________________________________。
(2)该燃料电池的负极反应式为____________________________________________________。
(3)当外电路中通过1.2mol电子时，理论上消耗甲醇的质量是________g。
15.某种燃料电池的工作原理示意如图所示，a、b均为惰性电极。
回答下列问题：
(1)使用时，空气从________(填“A”或“B”)口通入。
(2)假设使用的“燃料”是甲醇(CH3OH)，a极的电极反应式为__________________________。
16.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。该电池以金属锂和钢板为电极材料，以氢氧化锂为电解质，使用时加入水即可放电，总反应方程式为2Li＋2H2O===2LiOH＋H2↑。
(1)该电池的负极是________，负极反应式是_________________________________________。
(2)正极现象是__________________________________________________________________，
正极反应式是___________________________________________________________________。
(3)放电时氢氧根离子向________(填“正极”或“负极”)移动。
17.写出下列化学电源(原电池)的电极反应式。
(1)镍镉电池的反应方程式：Cd＋2NiO(OH)＋2H2O===Cd(OH)2＋2Ni(OH)2，氢氧化钾溶液为电解质溶液。
①负极________________________________________________________________________；
②正极________________________________________________________________________。
(2)镍氢电池的反应方程式：MH＋NiOOH===M＋Ni(OH)2，MH为吸附了氢原子的储氢合金(最常用储氢合金为LaNi5)，氢氧化钾溶液为电解质溶液。
①负极________________________________________________________________________；
②正极________________________________________________________________________。
(3)锂电池是一类由锂金属或锂合金为负极材料，使用非水电解质溶液的电池。因易产生爆炸，民间已不再使用。某种锂电池的总反应式为Li＋MnO2===LiMnO2。
①负极________________________________________________________________________；
②正极________________________________________________________________________。
18.高铁电池是一种新型可充电电池，与普通电池相比，该电池能较长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为3Zn＋2K2FeO4＋8H2O3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH。请回答下列问题：
(1)高铁电池的负极材料是________。
(2)放电时，正极发生________(填“氧化”或“还原”)反应。
(3)已知负极反应为Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2，则正极反应为________________________。
(4)放电时，________(填“正”或“负”)极附近溶液的碱性增强。
19.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。
(1)负极材料是________(写名称)，电极反应为________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(2)正极电极反应式为____________________________________________________________。
(3)溶液中硫酸根离子向________极移动。
20.铜、银和硝酸银溶液组成原电池，回答下列问题：
(1)负极反应式是________________________________________________________________。
(2)正极反应式是________________________________________________________________。
(3)当有1.6g铜溶解时，银棒增重________g。
21.观察下图，回答问题：
(1)该装置叫________装置，可以将________能转化为________能。
(2)负极是________，电极反应式为_________________________________________________。
(3)正极是________，电极反应式为_________________________________________________。
(4)电池总反应的离子方程式为____________________________________________________。
22.写出下列原电池的电极反应式和总反应的化学方程式。
(1)铜片、银片和硝酸银溶液组成的原电池
①负极反应式是_________________________________________________________________；
②正极反应式是_________________________________________________________________；
③总反应的化学方程式是_________________________________________________________。
(2)铁棒、石墨碳棒和稀硫酸组成的原电池
①负极反应式是_________________________________________________________________；
②正极反应式是_________________________________________________________________；
③总反应的化学方程式是_________________________________________________________。
答案解析
1.【答案】C
【解析】燃料电池的两极都是惰性电极，通入燃料的一极为负极，通入氧气或空气的一极为正极；该电池的电解质为磷酸，负极反应式为H2－2e－===2H＋，正极反应式为O2＋4e－＋4H＋===2H2O。
2.【答案】B
【解析】燃料电池的两极都是惰性电极，通入燃料的一极为负极，通入氧气或空气的一极为正极；该电池的电解质为熔融氧化锆(ZrO2)，非电解质溶液；
负极反应式为2C4H10＋26O2－－52e－===8CO2＋10H2O；
正极反应式为13O2＋52e－===26O2－；
总反应方程式为2C4H10＋13O2===8CO2＋10H2O。
该电池工作时，阴离子(O2－)向负极移动，阳离子向正极移动。
3.【答案】B
【解析】由总反应式中元素化合价的变化可确定：锂为负极(价升高)；
写出相对简单的负极反应式：Li－e－===Li＋；
总反应式与负极反应式相减可得正极反应式：MnO2＋e－===MnO。
4.【答案】C
【解析】由总反应式中元素化合价的变化可确定：通入甲烷的一极为负极，通入氧气的一极为正极；总反应式与已知的电极反应式相减可得另一电极反应式：CH4＋2H2O－8e－===CO2＋8H＋。
5.【答案】D
【解析】由总反应式中元素化合价的变化可确定：铝为负极(价升高)；
写出相对简单的负极反应式：2Al＋8OH－－6e－===2AlO＋4H2O；
总反应式与负极反应式相减可得正极反应式：3ClO－＋3H2O＋6e－===3Cl－＋6OH－。
电池中的电子只能流经导线(外电路)，不能流经电解液。该电池所用材料都是生活中常见的，电极材料和电解质用完后可以更换。
6.【答案】D
【解析】由总反应式中元素化合价的变化可确定：LaNi5H6为负极(价升高)，NiO(OH)为正极(价降低)；
写出相对简单的正极反应式：6NiO(OH)＋6H2O＋6e－===6Ni(OH)2＋6OH－；
总反应式与正极反应式相减可得负极反应式：LaNi5H6＋6OH－－6e－===LaNi5＋6H2O。
该电池放电时，电子由负极通过外电路流向正极。
7.【答案】C
【解析】由总反应式中元素化合价的变化可确定：硅为负极(价升高)，铁为正极；
写出相对简单的正极反应式：4H2O＋4e－===4OH－＋2H2↑；
总反应式与正极反应式相减可得负极反应式：Si－4e－＋6OH－===SiO＋3H2O。
8.【答案】D
【解析】根据原电池工作原理及氧化还原反应判断，Mg为还原剂是负极，失电子，所以A、B都错。电解质溶液可用KCl溶液代替，即此电池可被KCl溶液激活。
9.【答案】B
【解析】根据两极金属相对活动性可确定锌为负极，铁为正极；
负极金属本身失去电子，发生氧化反应：Zn－2e－===Zn2＋；
溶液中的阳离子在正极上得电子，发生还原反应：Cu2＋＋2e－===Cu。
10.【答案】D
【解析】根据两极金属相对活动性可确定铁为负极，铜为正极；
负极金属本身失去电子，发生氧化反应：Fe－2e－===Fe2＋；
溶液中的阳离子在正极上得电子，发生还原反应：Ag＋＋e－===Ag。
11.【答案】B
【解析】根据两极金属相对活动性可确定铁为负极，铜为正极；
负极金属本身失去电子，发生氧化反应：Fe－2e－===Fe2＋；
溶液中的阳离子在正极上得电子，发生还原反应：2H＋＋2e－===H2↑。
12.【答案】(1)①2H2－4e－===4H＋　②O2＋4e－＋2H2O===4OH－　③2H2＋O2===2H2O
(2)①2H2－4e－===4H＋　②O2＋4e－＋4H＋===2H2O　③2H2＋O2===2H2O
(3)①2H2－4e－＋4OH－===4H2O　②O2＋4e－＋2H2O===4OH－　③2H2＋O2===2H2O
【解析】燃料电池的两极都是惰性电极，通入燃料的一极为负极，通入氧气或空气的一极为正极；
两电极上的产物与电解质溶液的酸性、碱性有关；
负极反应式：中性或酸性时为2H2－4e－===4H＋，碱性时为2H2－4e－＋4OH－===4H2O；
正极反应式：中性或碱性时为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，酸性时为O2＋4e－＋4H＋===2H2O；
总反应方程式都为2H2＋O2===2H2O。
13.【答案】(1)O2＋4e－＋2H2O===4OH－
(2)CH4－8e－＋10OH－===CO＋7H2O
(3)CH4＋2O2＋2OH－===CO＋3H2O
【解析】燃料电池的两极都是惰性电极，通入燃料的一极为负极，通入氧气或空气的一极为正极；
两电极上的产物与电解质溶液的酸性、碱性有关：
碱性时正极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－；
负极反应式为CH4－8e－＋10OH－===CO＋7H2O；
总反应的离子方程式为CH4＋2O2＋2OH－===CO＋3H2O。
14.(1)O2＋4e－＋2H2O===4OH－
(2)CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2O
(3)6.4
【解析】由总反应式中元素化合价的变化可确定：通入甲醇的一极为负极，通入氧气的一极为正极；
写出相对简单的正极反应式：O2＋4e－＋2H2O===4OH－；
总反应式与正极反应式(先乘以3)相减可得负极反应式CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2O。
由正极反应式可知，当外电路中通过1.2mol电子时，理论上消耗甲醇的质量为6.4g。
15.【答案】(1)B　(2)CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2O
【解析】由电子流动方向可知a为负极，b为正极，空气应从B口通入，容易写出总反应式和正极反应式，两者相减得出负极反应式。
16.【答案】(1)锂(Li)　Li－e－===Li＋
(2)有无色气体产生　2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑
(3)负极
【解析】由总反应式中元素化合价的变化可确定：锂为负极(价升高)，钢板为正极；
写出相对简单的负极反应式：Li－e－===Li＋；
总反应式与负极反应式相减可得正极反应式：2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑。
正极有无色气体放出；在其放电过程中，阳离子向正极移动，阴离子(OH－)向负极移动。
17.(1)①Cd＋2OH－－2e－===Cd(OH)2　②2NiO(OH)＋2H2O＋2e－===2Ni(OH)2＋2OH－
(2)①MH＋OH－－e－===M＋H2O　②NiOOH＋H2O＋e－===Ni(OH)2＋OH－
(3)①Li－e－===Li＋　②MnO2＋e－===MnO
【解析】(1)由总反应式中元素化合价的变化可确定：镉为负极(价升高)；
写出相对简单的负极反应式：Cd＋2OH－－2e－===Cd(OH)2；
总反应式与负极反应式相减可得正极反应式：2NiO(OH)＋2H2O＋2e－===Ni(OH)2＋2OH－。
(2)由总反应式中元素化合价的变化可确定：MH为负极(价升高)；
写出相对简单的负极反应式：MH＋OH－－e－===M＋H2O；
总反应式与负极反应式相减可得正极反应式：NiOOH＋H2O＋e－===Ni(OH)2＋OH－。
(3)由总反应式中元素化合价的变化可确定：锂为负极(价升高)；
写出相对简单的负极反应式：Li－e－===Li＋；
总反应式与负极反应式相减可得正极反应式：MnO2＋e－===MnO。
18.【答案】(1)Zn(锌)　(2)还原　(3)FeO＋3e－＋4H2O===Fe(OH)3＋5OH－　(4)正
【解析】由总反应式中元素化合价的变化可确定：锌为负极(价升高)；
已知负极反应为Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2，
总反应式与负极反应式相减可得正极反应式：FeO＋3e－＋4H2O===Fe(OH)3＋5OH－。
19.【答案】(1)铜　Cu—2e－===Cu2＋　(2)O2＋4e－＋4H＋===2H2O　(3)负
【解析】由总反应式中元素化合价的变化可确定：铜为负极(价升高)，铁为正极；
写出相对简单的负极反应式：Cu—2e－===Cu2＋；
总反应式与正极反应式(先乘以2)相减可得负极反应式：O2＋4e－＋4H＋===2H2O。
在其放电过程中，阳离子向正极移动，阴离子(SO)向负极移动。
20.【答案】(1)Cu－2e－===Cu2＋　(2)Ag＋＋e－===Ag
(3)5.4
【解析】该原电池中，相对活泼的金属铜作负极，电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋；银作正极，电极反应式为2Ag＋＋2e－===2Ag。由两电极反应式可得关系式：Cu～2e－～2Ag,1.6g铜(物质的量为0.025mol)溶解时，正极银棒可有0.05mol银析出，其质量增加5.4g。
21.【答案】(1)原电池　化学　电
(2)铁(Fe)　Fe－2e－===Fe2＋
(3)铜(Cu)　Cu2＋＋2e－===Cu
(4)Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋
【解析】该装置为原电池，可将化学能转化为电能。
根据两极金属相对活动性可确定铁为负极，铜为正极；
负极金属本身失去电子，发生氧化反应：Fe－2e－===Fe2＋；
溶液中的阳离子在正极上得电子，发生还原反应：Cu2＋＋2e－===Cu。
正、负极反应式相加，可得电池总反应的离子方程式为Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋。
22.【答案】(1)①Cu－2e－===Cu2＋　②Ag＋＋e－===Ag　③Cu＋2AgNO3===2Ag＋Cu(NO3)2
(2)①Fe－2e－===Fe2＋　②2H＋＋2e－===H2↑　③Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑
【解析】(1)根据两极金属相对活动性可确定铜为负极，银为正极；
负极金属本身失去电子，发生氧化反应：Cu－2e－===Cu2＋；
溶液中的阳离子在正极上得电子，发生还原反应：Ag＋＋e－===Ag；
总反应的化学方程式是Cu＋2AgNO3===2Ag＋Cu(NO3)2。
(2)根据两极金属相对活动性可确定铁为负极，石墨为正极；
负极金属本身失去电子，发生氧化反应：Fe－2e－===Fe2＋；
溶液中的阳离子在正极上得电子，发生还原反应：2H＋＋2e－===H2↑。
总反应的化学方程式为Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑。