原電池中電極反應式的書寫是高考必考内容,主要考查原電池中的氧化還原反應原理。
原電池負極發生氧化反應,正極發生還原反應,電子從負極流向正極,溶液(或熔融态)中陽離子移向正極,陰離子移向負極。書寫電極反應式時要注意電荷守恒。
一.電解質溶液中電極反應式的書寫由反應和生成物的化合價判斷正負極。元素化合價升高的物質被氧化,作原電池的負極;元素化合價降低的物質被還原,作原電池的正極。化合價變化的數值就是原子得失電子數目。同時要注意溶液的酸堿性,即酸性溶液中不能出現OH-,堿性溶液中不能出現H 。
典例1高鐵電池具有比能量高、無污染的特點,用如圖模拟其工作原理(放電時兩電極均有穩定的金屬氫氧化物生成),下列有關說法中正确的是
A. 放電時,電子由正極通過外電路流向負極
B. 放電時,負極上的電極反應式為:Zn-2e ─ 2H2O = Zn(OH)2 2H
C. 充電時,陰極區溶液的pH減小
D. 放電時,正極上的電極反應式為:FeO42 ─-3e ─ 4H2O=F e(OH)3 5OH ─
分析:從電池中給出的物質可判斷:Zn發生氧化反應,為電池的負極,K2FeO4發生還原反應作電池的正極。根據題目中的信息:放電時兩電極均有穩定的金屬氫氧化物生成,結合電解質溶液為堿性,可寫出正負極電極反應式。
分析:解答原電池問題,首先要确定原電池的正負極。CO、H2在A極氧化為CO2、H2O,A極為負極,O2被還原,B極是正極.
解析:反應中碳元素由-4價升高到 2價,每消耗1摩爾甲烷,轉移6摩爾電子,A錯誤;電解質為熔融的碳酸鹽,不含氫氧根離子,正确的電極反應式為: H2 CO32—-2e- ==CO2 H2O,B錯誤;B極通入氧氣為正極,碳酸根離子向負極移動,C錯誤;電極B上氧氣得到電子生成碳酸根離子,電極反應為: O2+2CO2+4e-=2CO32- ,D正确。
三.從題圖中信息突破電極反應式的書寫對于題目中給出示意圖的,要根據題目中的叙述結合示意圖,特别是圖中箭頭指示的方向,什麼微粒進去,在電極上轉化成什麼微粒離開,從微粒中元素化合價,判斷電極上發生的是氧化反應還是還原反應,進而判斷電極反應式。如果示意圖中标出了使用的是質子交換膜,則說明該原電池是酸式電池,那麼電極反應式中就不能出現OH-。
典例3硼氫化鈉(NaBH4)一過氧化氫燃料電池示意圖。該電池工作時下列說法正确的是
A.電池工作時,Na 向A極移動
B.放電時,A極反應式為:BH4--8e- 8OH-=BO2- 6H2O
C.放電時A極附近溶液的pH增大
D.放電時,B極電極反應式為:H2O2 2e- 2H =2H2O
分析:從示意圖可判斷,該原電池是堿性硼氫化鈉(NaBH4)一過氧化氫燃料電池,BH4-中氫元素的化合價由-1價升高到 1價,在A發生氧化反應生成BO2-,A極是負極;H2O2中氧元素由-1價降低到-2價,在B極發生還原反應生成OH-,B極是正極。
解析:原電池工作時,陽離子移向正極,A錯誤;放電時BH4在A極被氧化為BO2—,根據化合價變化、電荷守恒、原子守恒,且電解質溶液顯堿性,A極反應式為:BH4-8e 8OH- == BO2- 6H2O,B正确;從A極電極反應式分析得出,放電時A極附近溶液的c(OH-)減小,溶液pH減小,C錯誤;由示意圖判斷,放電B極電極反應式為H2O2 2e- =2OH-,D錯誤
原電池中電極反應式的書寫,首先要根據發生變化的物質中,元素化合價是升高還是降低,元素化合價升高發生氧化反應,是原電池的負極;元素化合價降低發生還原反應,是原電池的正極,再根據元素化合價的變化,标出元素得失電子數。一般的電解質水溶液,要分析清楚是酸性溶液還是堿性溶液,酸性溶液中不能出現OH-,堿性溶液中不能出現H 。熔融鹽(或氧化物)作電解質的原電池,反應中不能出現H 或OH-。對于題目中示意圖的,一定要看清微粒的變化
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