電化學(xué)原理及應(yīng)用

12【重點(diǎn)考點(diǎn)1】新型電池原電池電極反應(yīng)式的書寫：1．如果題目給定的是圖示裝置，先分析正、負(fù)極和溶液中的電解質(zhì)離子，再根據(jù)正、負(fù)極反應(yīng)規(guī)律和離子放電規(guī)律書寫電極反應(yīng)式，由兩電極反應(yīng)式相加得總反應(yīng)方程式。2．如果題目給定的是總反應(yīng)方程式，可分析此反應(yīng)中的氧化或還原反應(yīng)(即從化合價(jià)變化分析)，再選擇一個(gè)簡(jiǎn)單的電極反應(yīng)進(jìn)行書寫，然后用總反應(yīng)減去此電極反應(yīng)，即可得另一電極反應(yīng)式。33．對(duì)于二次電池反應(yīng)，需要看清“充電、放電”的方向，放電的過(guò)程為原電池，充電的過(guò)程為電解池。4．電解質(zhì)溶液中的離子(如H+、OH-)，若電極反應(yīng)的產(chǎn)物能與之反應(yīng)，則要寫在反應(yīng)式中。4【典型例題1】以葡萄糖為燃料的微生物燃料電池結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示。關(guān)于該電池的敘述正確的是()A．該電池能夠在高溫下工作B．電池的負(fù)極反應(yīng)為：C6H12O6＋6H2O－24e－

6CO2↑＋24H＋C．放電過(guò)程中，H＋從正極區(qū)向負(fù)極區(qū)遷移D．在電池反應(yīng)中，每消耗1mol氧氣，理論上能生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下CO244.8LB5解析：一般微生物的最適生長(zhǎng)溫度是20℃～70℃，高溫條件下微生物不能正常生長(zhǎng)，A不正確。通入燃料C6H12O6的極為負(fù)極，負(fù)極反應(yīng)為：C6H12O6＋6H2O－24e－6CO2↑＋24H＋(能放出CO2應(yīng)該是酸性，所以右邊寫H＋。不能在左邊加OH－、右邊寫H2O)，B項(xiàng)正確。正極反應(yīng)為：6O2＋24H＋＋24e－12H2O，從兩極反應(yīng)可知：負(fù)極生成H＋，正極消耗H＋，即通過(guò)質(zhì)子交換膜從負(fù)極到正極傳導(dǎo)H＋，選項(xiàng)C不正確。從總反應(yīng)C6H12O6＋6O26CO2＋6H2O可知，每消耗1mol氧氣，理論上能生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下CO2氣體22.4L，D項(xiàng)錯(cuò)。答案：B6

原電池的電極反應(yīng)為“負(fù)氧正還”，電解池的電極反應(yīng)為“陽(yáng)氧陰還”。在寫電極反應(yīng)時(shí)要注意H＋

H＋、OH－在電極反應(yīng)中的位置。7【變式1】(2010·江蘇卷)下圖是一種航天器能量?jī)?chǔ)存系統(tǒng)原理示意圖。下列說(shuō)法正確的是()A．該系統(tǒng)中只存在3種形式的能量轉(zhuǎn)化B．裝置Y中負(fù)極的電極反應(yīng)式為：O2＋2H2O＋4e－

4OH－C．裝置X能實(shí)現(xiàn)燃料電池的燃料和氧化劑再生D．裝置X、Y形成的子系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的零排放，并能實(shí)現(xiàn)化學(xué)能與電能間的完全轉(zhuǎn)化8大家學(xué)習(xí)辛苦了，還是要堅(jiān)持繼續(xù)保持安靜9解析：本題主要考查的是電化學(xué)知識(shí)。A項(xiàng)，在該裝置系統(tǒng)中，至少有四種能量轉(zhuǎn)化的關(guān)系，即太陽(yáng)能、電能、化學(xué)能和機(jī)械能之間的相互轉(zhuǎn)化；B項(xiàng)，裝置Y為氫氧燃料電池，負(fù)極電極反應(yīng)為H2－2e－＋2OH－

2H2O；C項(xiàng)，相當(dāng)于用光能電解水，產(chǎn)生H2和O2，實(shí)現(xiàn)燃料(H2)和氧化劑(O2)的再生；D項(xiàng)，在反應(yīng)過(guò)程中，有能量的損耗和熱效應(yīng)的產(chǎn)生，不可能實(shí)現(xiàn)化學(xué)能和電能的完全轉(zhuǎn)化。綜上分析可知，本題選C項(xiàng)。答案：C10【重點(diǎn)考點(diǎn)2】電解原理電解池電極反應(yīng)式的書寫1．根據(jù)與電源的正、負(fù)極相連識(shí)別出陽(yáng)、陰極。2．陽(yáng)極電極式，首先看電極材料，若為非惰性電極，則自身先反應(yīng)；若為惰性電極，則為溶液中的陰離子放電，且按放電順序依次進(jìn)行。3．陰極反應(yīng)式，根據(jù)溶液中陽(yáng)離子的放電順序依次進(jìn)行。4．兩池電極關(guān)系：原電池正極顛倒即為電解池的陽(yáng)極；負(fù)極顛倒即為陰極。115．原電池、電解池、電鍍池對(duì)比：12續(xù)表1

13續(xù)表2

14【典型例題2】(2010·蘇北四市一調(diào))下圖中，圖1為甲烷和O2構(gòu)成的燃料電池，圖2為電解MgCl2溶液裝置。用該裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，反應(yīng)開始后，觀察到x電極附近出現(xiàn)白色沉淀。下列說(shuō)法正確的是()A．A處通入的氣體為CH4，B處通入的氣體為O2B．電池內(nèi)部K+向b極移動(dòng)，溶液中OH-向a極移動(dòng)C．圖1裝置中發(fā)生的總反應(yīng)為：CH4+2O2＝CO2+3H2OD．圖1、圖2中電解質(zhì)溶液的pH均增大15解析：本題以甲烷燃料電池作為電源電解MgCl2溶液，綜合考查了原電池原理和電解池原理。根據(jù)x電極附近出現(xiàn)白色沉淀判斷x電極為陰極，y為陽(yáng)極，則a為負(fù)極，b為正極，a電極反應(yīng)式為CH4-8e-+10OH-＝CO32-+7H2O，b電極反應(yīng)式為2O2+8e-+4H2O＝8OH-，C選項(xiàng)，總反應(yīng)式為CH4+2O2+2OH-＝CO32-+3H2O，D選項(xiàng)，圖1的pH降低，圖2的pH增大。

答案：A、B16

與原電池正極相連的電極為電解池的陽(yáng)極，與負(fù)極相連的電極為電解池的陰極。在陽(yáng)極處為陰離子放電，在陰極處為陽(yáng)離子放電，根據(jù)題中的現(xiàn)象，可以得出陰、陽(yáng)極，進(jìn)而得出正、負(fù)極。

17【變式2】(2011·蘇錫常鎮(zhèn)二模)圖1是在金屬鋅板上貼上一張用某溶液浸濕的濾紙，圖2是NaBH4/H2O2燃料電池；18下列說(shuō)法正確的是()A．圖2電池放電過(guò)程中，Na＋從正極區(qū)向負(fù)極區(qū)遷移B．圖2電池負(fù)極區(qū)的電極反應(yīng)為BH－—8e－＋8OH－BO＋6H2OC．若用硫酸鈉和酚酞的混合溶液浸濕濾紙，用導(dǎo)線將a、b直接相連，則鉛筆芯c點(diǎn)處出現(xiàn)紅色D．若用KI淀粉溶液浸濕濾紙，用導(dǎo)線將a、b與A、B電極相連，鉛筆芯c點(diǎn)處出現(xiàn)藍(lán)色，則b接的是A電極19

解析：圖2是原電池，其中A(負(fù)極)電極反應(yīng)式為：BH－—8e－＋8OH－

BO＋6H2O，B(正極)電極反應(yīng)式為：H2O2＋2e－

2OH－，故Na＋應(yīng)往正極區(qū)遷移，A錯(cuò)B對(duì)；

C項(xiàng)所對(duì)應(yīng)的情況是Zn－C－ZnSO4原電池(吸氧腐蝕)，負(fù)極(Zn板)電極反應(yīng)式為：Zn－2e－

Zn2＋，正極(鉛筆)電極反應(yīng)式為：O2＋4e－＋2H2O