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高考電解池電極反應書寫方法

教育 更新时间:2024-07-03 19:46:54

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

高考電解池電極反應書寫方法(高考必考内容原電池中的電極反應式的書寫典型例題)1

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。

高考電解池電極反應書寫方法(高考必考内容原電池中的電極反應式的書寫典型例題)2

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

高考電解池電極反應書寫方法(高考必考内容原電池中的電極反應式的書寫典型例題)3

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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