九讲.可充电电池电极反应式的书写及应用
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电极反应式的书写技巧+⾼中常见的电池的电极反应式的书写(⼗年⾼考)电化学中电极反应式的书写技巧电化学中电极反应式的书写不仅是电化学教学的重点和难点,更是⾼考的热点题型之⼀,下⾯就如何正确书写电极反应式进⾏了较为详尽的归纳总结,旨在“抛砖引⽟”。
⼀、原电池中电极反应式的书写1、先确定原电池的正负极,列出正负极上的反应物质,并标出相同数⽬电⼦的得失。
2、注意负极反应⽣成的阳离⼦与电解质溶液中的阴离⼦是否共存。
若不共存,则该电解质溶液中的阴离⼦应写⼊负极反应式,如Al-Cu-NaHCO3溶液构成的原电池中,因Al失去电⼦⽣成的Al3+能与HCO3-反应:Al3++3HCO3-=Al(OH)3↓+3CO2↑,故铝件(负极)上发⽣的反应为:Al-3e -+3HCO3-=Al(OH)3↓+3CO2↑,⽽不是仅仅写为:Al-3e-=Al3+。
3、若正极上的反应物质是O2,且电解质溶液为中性或碱性,电极反应式中不能出现H+,且⽔必须写⼊正极反应式中,与O2结合⽣成OH-,若电解质溶液为酸性,电极反应式中不能出现OH-,且H+必须写⼊正极反应式中,与O2结合⽣成⽔。
如例1、例2。
4、正负极反应式相加(电⼦守恒)得到电池反应的总反应式。
若已知电池反应的总反应式,可先写出较易书写的电极反应式,然后在电⼦守恒的基础上,总反应式减去较易写出的电极反应式,即得到较难写出的电极反应式。
如例2。
例1、有⼈设计以Pt和Zn为电极材料,埋⼊⼈体内作为作为某种⼼脏病⼈的⼼脏起搏器的能源。
它依靠跟⼈体内体液中含有⼀定浓度的溶解氧、H+和Zn2+进⾏⼯作,试写出该电池的两极反应式。
解析:⾦属铂是相对惰性的,⾦属锌是相对活泼的,所以锌是负极,Zn失电⼦成为Zn2+,⽽不是ZnO或Zn(OH)2,因为题⽬已告诉H+参与作⽤。
正极上O2得电⼦成为负⼆价氧,在H+作⽤下肯定不是O2-、OH-等形式,⽽只能是产物⽔。
故发⽣以下电极反应:负极:2Zn-4e-= 2Zn2+,正极:O2 + 4H+ + 4e- = 2H2O 。
电池电极反应式或总反应式的书写1. 铝一镍电池(负极一Al ,正极一Ni ,电解液一NaCI 溶液、Q )负极:4AI — 12e ===4AI ;正极:3Q + 6H2O + 12e _ ===120H ;总反应式:4AI + 3Q + 6fO===4AI (OH )3。
2. 镁一铝电池(负极一AI ,正极一Mg 电解液一KOH 溶液)负极:2AI + 80H — 6e _ ===2AIO + 4H0;正极:6H2O+ 6e _ ===3H f + 6OH —;总反应离子方程式: 2AI + 2OH + 2fO===2AlO + 3H4。
3. 锂电池一型(负极一Li ,正极一石墨,电解液一LiAICI 4—SOC2)已知电池总反应式: 4Li + 2SOCb===SOf + 4LiCI + S 。
试写出正、负极反应式:负极:4Li — 4e _ ===4Li +; 正极:2SOC2+ 4e _ ===SOf + S + 4CI _。
4. 铁一镍电池(负极一Fe ,正极一NiO2,电解液一KOH 溶液)放申已知 Fe + NiO2+ 2fO 充电 Fe (OH )2+ Ni (OH )2,则:负极:Fe — 2e _ + 2OH ===Fe(OH);正极:Ni6+ 2fO+ 2e _ ===Ni(OH)2+ 2OH 。
阴极:Fe(OH )2+ 2e _ ===Fe+ 2OH ;阳极:Ni(OH) 2 — 2e _ + 2OH ===NiQ + 2fO 。
5. LiFePO 4电池(正极一LiFePO4,负极一Li ,含Li +导电固体为电解质) 「川 放电 … 已知 FePO + Li 充电 LiFePO4,贝U 负极: Li — e _===Li + ;正极: FePQ + Li ++ e _ ===LiFePQ 。
阴极: Li + + e _ ===Li ; 阳极: LiFePO4 — e _ ===FeP(4+ Li。
二次电池电极反应式的书写及应用江西省修水县第一中学 付小勤 332400摘要:二次电池又称充电电池或蓄电池,其工作过程包括放电过程和充电过程,其电极名称的确立和电极反应式的书写及应用是长期以来困惑广大师生的难点,也是历年来高考的热点和焦点。
作者根据二十多年来的高三教学实践和探索,总结了如下经验和体会。
关键词:二次电池 电解质 电荷守恒 元素守恒一、电极名称的确立二次电池的放电过程相当于原电池的工作过程,电极叫正、负极,升价(失电子)作负极,降价(得电子)作正极;二次电池的充电过程相当于电解池的工作过程,电极叫阴、阳极,升价(失电子或连外电源正极)的作阳极,降价(得电子或连外电源负极)的作阴极。
二、电极反应式的书写方法先根据总化学方程式中充电或放电方向的化合价升、降数确定该电极反应中的得、失电子数,然后结合有关电解质溶液.....,利用电荷守衡....定律,确定该电极反应的生成物和反应物,最后根据根据元素守恒....定律,确立并配平其它物质。
见例题1。
例题讲析例1:高铁电池总反应为:3Zn +2K 2FeO 4+8H 2O 3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH试分别写出充电和放电时各电极的名称及各电极反应式。
解析:放电过程相当于原电池的工作过程。
(1)电极名称的确立根据总化学方程式从左至右方向的化合价升降情况可判断,放电 充电Zn(升价)作负极,K2FeO4(降价)作正极;(2)电极反应式的书写正极:①、先根据总化学方程式从左至右方向K2FeO4降价数及还原产物写出:FeO42-+3e-—Fe(OH)3②、然后根据电荷守恒定律,可能存在两种情况:或在①式的左边加上5个H+,或在①式的右边加上5个OH-,但结合题中有关电解质溶液,溶液中不可能存在H+。
因此,只能是第2种情况成立,则①式中改写成:FeO42-+3e-—Fe(OH)3+5OH-。
③、再根据元素守恒定律,确立并配平其它物质,将“—”改成“=”。
原电池电极反应式书写一、总模式:负极:还原剂,失电子→发生氧化反应(一般通式:M→M n+ + ne-)正极:氧化剂,得电子→发生还原反应(一般通式:N + me-→N m-)二、规则:①三大守恒规律:电荷守恒电子守恒质量守恒②正负极得失电子相等(负失正得)③用―=‖不用―→‖,气体用―↑‖,沉淀不用―↓‖④两式相加后电子必须抵消三、书写步骤:1、判断电池的正负极方法:利用电极材料电极现象电子流向电流流向放电物质离子流向等判断正负极2、列物质标得失找出氧化剂还原剂并标出化合价变化确定得失电子的物质3、选离子配电荷根据电解质溶液环境确定生成的离子和参与反应的离子并配电荷4、巧用水,配平式若需要水,则在两式的左边或右边加上H2O以获得H+ 或OH-5、两式加,验总式四、注意点:(1)电极反应是一种离子反应,遵循书写离子反应式的一切规则(如―拆‖、―平‖)(2)负极失电子所得氧化产物、正极得电子所得还原产物,与溶液的酸碱性有关(如+4价的C在酸性溶液中以CO2形式存在、在碱性溶液中以CO32-形式存在);(3)氧气(氧原子得电子生成O2-)溶液中不存在O2-,在酸性溶液中它与H+结合成H2O、在碱性或中性溶液中它与H2O结合成OH-。
(4)两极反应相加得到总反应,总反应减去负极反应得到正极反应、总反应减去正极反应得到负极反应。
(5)若正负极的产物会同所处的电解质溶液反应的话,则必须考虑产物同电解质溶液的反应。
即电极反应的产物必须能稳定地存在与电解质溶液中。
比如:银做负极失去电子Ag-e-=Ag+ ,如果溶液中含有Cl-,Cl-与生成的Ag+反应,则电极反应变为Ag-e-+Cl-=AgCl,再如:铅蓄电池中,铅做负极失去电子变成Pb2+,溶液中有SO42-,与子反应生成硫酸铅:Pb2+-2e-+SO42-=Pb SO4。
五、书写技巧1.若知道电池总反应,根据总反应是两电极反应之和,若能写出某一极反应或已知某一极反应,由总反应减半反应可得另一极反应。
电池电极反应式或总反应式的书写1.铝—镍电池(负极—Al ,正极—Ni ,电解液—NaCl 溶液、O 2) 负极:____________________________________________ 正极:____________________________________________ 总反应式:____________________________________________2.镁—铝电池(负极—Al ,正极—Mg ,电解液—KOH 溶液) 负极:____________________________________________ 正极:____________________________________________ 总反应离子方程式:_____________________________________3.锂电池(负极—Li ,正极—石墨,电解液—LiAlCl 4—SOCl 2) 已知电池总反应式:4Li +2SOCl 2===SO 2↑+4LiCl +S ,则 负极:____________________________________________ 正极:____________________________________________4.铁—镍电池(负极—Fe ,正极—NiO 2,电解液—KOH 溶液) 已知Fe +NiO 2+2H 2O 放电充电Fe(OH)2+Ni(OH)2,则: 负极:____________________________________________ 正极:____________________________________________ 阴极:____________________________________________ 阳极:____________________________________________5.LiFePO 4电池(正极—LiFePO 4,负极—Li ,含Li +导电固体为电解质) 已知FePO 4+Li 放电充电LiFePO 4,则 负极:___________________________________________ 正极:____________________________________________ 阴极:____________________________________________ 阳极:____________________________________________6.高铁电池(负极—Zn ,正极—石墨,电解质为浸湿的固态碱性物质) 已知:3Zn +2K 2FeO 4+8H 2O 放电充电3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH ,则: 负极:____________________________________________ 正极:___________________________________________ 阴极:____________________________________________ 阳极:___________________________________________7.氢氧燃料电池(1)电解质是KOH溶液(碱性电解质)负极:____________________________________________正极:__________________________________________总反应式:____________________________________________(2)电解质是H2SO4溶液(酸性电解质)负极:____________________________________________正极:____________________________________________总反应式:___________________________________________(3)电解质是NaCl溶液(中性电解质)负极:___________________________________________正极:____________________________________________总反应式:____________________________________________8.甲醇燃料电池(1)碱性电解质(铂为两极、电解液为KOH溶液)正极:____________________________________________负极:____________________________________________总反应式:____________________________________________(2)酸性电解质(铂为两极、电解液为H2SO4溶液)正极:____________________________________________负极:___________________________________________总反应式:___________________________________________9.CO燃料电池(总反应方程式均为2CO+O2===2CO2)(1)熔融盐(铂为两极、Li2CO3和Na2CO3的熔融盐作电解质,CO为负极燃气,空气与CO2的混合气为正极助燃气)正极:____________________________________________负极:____________________________________________(2)酸性电解质(铂为两极、电解液为H2SO4溶液)正极:___________________________________________负极:____________________________________________电解池电极反应式的书写1.用惰性电极电解下列溶液(1)NaCl溶液阴极:___________________________________________阳极:____________________________________________总反应式:___________________________________________ (2)CuSO4溶液阴极:____________________________________________阳极:___________________________________________总反应式:____________________________________________ 2.用惰性电极电解下列熔融态物质(1)MgCl2阳极:____________________________________________阴极:___________________________________________总反应式:____________________________________________ (2)Al2O3阳极:____________________________________________阴极:____________________________________________总反应式:____________________________________________ 3.用铜作电极电解下列溶液(1)H2O阴极:___________________________________________阳极:____________________________________________总反应式:____________________________________________ (2)H2SO4溶液阴极:____________________________________________阳极:____________________________________________总反应式:____________________________________________。
电池电极反应式或总反应式的书写1.铝—镍电池负极—Al,正极—Ni,电解液—NaCl溶液、O2负极:4Al-12e-===4Al3+;正极:3O2+6H2O+12e-===12OH-;总反应式:4Al+3O2+6H2O===4AlOH3;2.镁—铝电池负极—Al,正极—Mg,电解液—KOH溶液负极:2Al+8OH--6e-===2AlO错误!+4H2O;正极:6H2O+6e-===3H2↑+6OH-;总反应离子方程式:2Al+2OH-+2H2O===2AlO错误!+3H2↑;3.锂电池一型负极—Li,正极—石墨,电解液—LiAlCl4—SOCl2已知电池总反应式:4Li+2SOCl2===SO2↑+4LiCl+S;试写出正、负极反应式:负极:4Li-4e-===4Li+;正极:2SOCl2+4e-===SO2↑+S+4Cl-;4.铁—镍电池负极—Fe,正极—NiO2,电解液—KOH溶液已知Fe+NiO2+2H2O错误!FeOH2+NiOH2,则:负极:Fe-2e-+2OH-===FeOH2;正极:NiO2+2H2O+2e-===NiOH2+2OH-;阴极:FeOH2+2e-===Fe+2OH-;阳极:NiOH2-2e-+2OH-===NiO2+2H2O;电池正极—LiFePO4,负极—Li,含Li+导电固体为电解质已知FePO4+Li错误!LiFePO4,则负极:Li-e-===Li+;正极:FePO4+Li++e-===LiFePO4;阴极:Li++e-===Li;阳极:LiFePO4-e-===FePO4+Li+;6.高铁电池负极—Zn,正极—石墨,电解质为浸湿的固态碱性物质已知:3Zn+2K2FeO4+8H2O错误!3ZnOH2+2FeOH3+4KOH,则:负极:3Zn-6e-+6OH-===3ZnOH2;正极:2FeO错误!+6e-+8H2O===2FeOH3+10OH-;阴极:3ZnOH2+6e-===3Zn+6OH-;阳极:2FeOH3-6e-+10OH-===2FeO错误!+8H2O;7.氢氧燃料电池1电解质是KOH溶液碱性电解质负极:2H2-4e-+4OH-===4H2O;正极:O2+2H2O+4e-===4OH-;总反应方程式:2H2+O2===2H2O;2电解质是H2SO4溶液酸性电解质负极:2H2-4e-===4H+;正极:O2+4H++4e-===2H2O;总反应方程式:2H2+O2===2H2O;3电解质是NaCl溶液中性电解质负极:2H2-4e-===4H+;正极:O2+2H2O+4e-===4OH-;总反应方程式:2H2+O2===2H2O;8.甲烷燃料电池铂为两极、正极通入O2和CO2、负极通入甲烷、电解液有三种1电解质是熔融碳酸盐K2CO3或Na2CO3正极:2O2+8e-+4CO2===4CO错误!;负极:CH4-8e-+4CO错误!===5CO2↑+2H2O;总反应方程式:CH4+2O2===CO2↑+2H2O;2酸性电解质电解液为H2SO4溶液正极:2O2+8e-+8H+===4H2O;负极:CH4-8e-+2H2O===CO2↑+8H+;总反应方程式:CH4+2O2===CO2↑+2H2O;3碱性电解质铂为两极、电解液为KOH溶液正极:2O2+8e-+4H2O===8OH-;负极:CH4-8e-+10OH-===CO错误!+7H2O;总反应方程式:CH4+2O2+2OH-===CO错误!+3H2O;9.甲醇燃料电池1碱性电解质铂为两极、电解液为KOH溶液正极:3O2+12e-+6H2O===12OH-;负极:2CH3OH-12e-+16OH-===2CO错误!+12H2O;总反应方程式:2CH3OH+3O2+4KOH===2K2CO3+6H2O;2酸性电解质铂为两极、电解液为H2SO4溶液正极:3O2+12e-+12H+===6H2O;负极:2CH3OH-12e-+2H2O===12H++2CO2;总反应方程式:2CH3OH+3O2===2CO2+4H2O;燃料电池总反应方程式均为2CO+O2===2CO21熔融盐铂为两极、Li2CO3和Na2CO3的熔融盐作电解质,CO为负极燃气,空气与CO2的混合气为正极助燃气正极:O2+4e-+2CO2===2CO错误!;负极:2CO+2CO错误!-4e-===4CO2;2酸性电解质铂为两极、电解液为H2SO4溶液正极:O2+4e-+4H+===2H2O;负极:2CO-4e-+2H2O===2CO2+4H+;电解池电极反应式的书写1.用惰性电极电解下列溶液1NaCl溶液阴极:2H++2e-===H2↑;阳极:2Cl--2e-===Cl2↑;总反应式:2NaCl+2H2O错误!2NaOH+H2↑+Cl2↑;2CuSO4溶液阴极:2Cu2++4e-===2Cu;阳极:4OH--4e-===2H2O+O2↑;总反应式:2CuSO4+2H2O错误!2Cu+2H2SO4+O2↑;2.用惰性电极电解下列熔融态物质1MgCl2阳极:2Cl--2e-===Cl2↑;阴极:Mg2++2e-===Mg;总反应式:MgCl2熔融错误!Mg+Cl2↑;2Al2O3阳极:6O2--12e-===3O2↑;阴极:4Al3++12e-===4Al;总反应式:2Al2O3熔融错误!4Al+3O2↑;3.用铜作电极电解下列溶液1H2O阴极:2H++2e-===H2↑;阳极:Cu-2e-===Cu2+;总反应式:Cu+2H2O错误!CuOH2↓+H2↑;2H2SO4溶液阴极:2H++2e-===H2↑;阳极:Cu-2e-===Cu2+;总反应式:Cu+H2SO4错误!CuSO4+H2↑;3NaOH溶液阴极:2H2O+2e-===H2↑+2OH-;阳极:Cu-2e-+2OH-===CuOH2↓;总反应式:Cu+2H2O错误!CuOH2↓+H2↑;4.用Al作电极电解下列溶液1H2SO4溶液阴极:6H++6e-===3H2↑;阳极:2Al-6e-===2Al3+;总反应式:2Al+3H2SO4错误!Al2SO43+3H2↑;2NaOH溶液阴极:6H2O+6e-===3H2↑+6OH-;阳极:2Al-6e-+8OH-===2AlO错误!+4H2O;总反应式:2Al+2H2O+2NaOH错误!2NaAlO2+3H2↑;。
电化学中电极反应的书写原则、方法和技巧摘要:电化学中电极反应式的书写是学生学好电化学的重点和难点,同时也是教学的重点和难点,这部分知识还是高考的热点题型,包括原电池、电解池、电镀池以及燃料电池的电极反应。
针对学生平时练习和考试中易出错的反应式书写这一知识点,阐述反应式书写的原则、方法和技巧及其中应注意的一些问题,利用具体典例对方法和技巧进行展示。
关键词:反应式;书写;原则;方法和技巧电知识一直是高考考纲中所要求的重点内容,是近年高考的热点,反应方程式的书写更是考查的重点,多年来保持了较高的稳定性。
从高考和平时的练习检测情况来看,学生对反应方程式的书写知识掌握得非常不好,考试失分情况非常严重,反应方程式的书写已成为学生学习这部分知识的拦路虎,直接影响考试的成绩。
笔者结合多年的教学经验和对近些年高考原题的研究,谈谈反应方程式的书写原则、方法和技巧,仅供参考。
一、反应式书写的原则电极反应都是氧化还原反应,其反应方程式属于化学用语的一种,书写时要遵循质量守恒、电子守恒及电荷守恒。
除此之外还要遵循:1.加和性原则:两电极反应式相加,消去电子后得电池总反应式。
利用此原则,电池总反应式减去已知的一电极反应式得另一电极反应方程式。
2.共存性原则:碱性溶液中CO2不可能存在,也不会有H+参加反应或生成;同样酸性溶液,不会有OH—参加反应或生成。
根据此原则,物质得失电子后在不同的介质环境中所存在的形式不同。
我们可以根据电解质溶液的酸碱性来书写,确定H2O,OH—,H+ 在方程式的左边还是右边。
二、反应式书写的方法和技巧分析池的类型,明确电极名称是正确书写电极反应式的前提,只有明确了池的具体类型,才能准确描述电极名称及电极反应式的书写。
严格意义上讲,池有两类,即原电池与电解池。
原电池反应与电解池反应互为相反过程,但不可逆。
原电池属于放电反应,是自发的氧化还原反应;电解池属于充电反应,是非自发的氧化还原反应。
原电池的电极名称分别是正极、负极;电解池的电极名称分别是阴极、阳极。
可充电电池电极反应式的书写及应用作者:赵光海来源:《理科考试研究·高中》2016年第06期可充电电池电极反应式的书写及应用,不仅是电化学教学的重点和难点,更是高考的热点题型之一.下面笔者就如何正确书写电极反应式进行了较为详尽的归纳,旨在“抛砖引玉”.一、解可充电电池试题必备知识1.对可充电电池充电和放电两过程认识:放电是原电池反应,充电是电解池反应.要能根据题给总反应式,写出原电池总反应式和电解池总反应式.2.对可充电电池电极极性和材料的判断:判断电池放电时电极极性和材料,可先标出放电(原电池)总反应式电子转移的方向和数目,失去电子的一极为负极,该物质即为负极材料;得到电子的一极为正极,该物质即为正极材料.若判断电池充电时电极极性和材料,方法同前,失去电子的一极为阳极,该物质即为阳极材料;得到电子的一极为阴极,该物质即为阴极材料.3.可充电电池电极反应式的书写方法:书写可充电电池电极反应式,一般都是先书写放电的电极反应式.书写放电的电极反应式时,一般要遵守三步:第一,先标出原电池总反应式电子转移的方向和数目,指出参与负极和正极反应的物质;第二,写出一个比较容易书写的电极反应式(书写时一定要注意电极产物是否与电解质溶液共存);第三,在电子守恒的基础上,总反应式减去写出的电极反应式即得另一电极反应式.充电的电极反应与放电的电极反应过程相反,充电的阳极反应为放电正极反应的逆过程,充电的阴极反应为放电负极反应的逆过程.4.对可充电电池某电极是发生氧化还是还原反应及某元素被氧化还是被还原的判断:可根据电极反应式进行分析,放电(原电池)的负极及充电(电解池)的阳极均失去电子,发生了氧化反应,其变价元素被氧化;放电(原电池)的正极及充电(电解池)的阴极均得到电子,发生了还原反应,其变价元素被还原.5.对溶液中离子的移动方向判断:放电时,阴离子移向负极,阳离子移向正极;充电时,阴离子移向阳极,阳离子移向阴极.6.可充电电池充电时与电源的连接:可充电电池用完后充电时,原电池的负极与外电源的负极相连,原电池的正极与外电源的正极相连.7.有关电化学的计算:有关电化学的计算都必须利用电子守恒,要注意各电极转移的电子数均相等.这类计算通常有计算电极的增重或较少量、溶液的pH、溶液的离子浓度、电子转移的数目等.二、可充电电池试题的解题策略综观历年高考试题可发现,解可充电电池试题的关键在于能否正确书写电极反应式.书写电极反应式的关键是能否正确书写放电时的电极反应式.要正确书写放电时的电极反应式,既要弄清得失电子的物质,还要特别注意电极产物是否与电解质溶液共存,要写出实际存在的电极反应式.然后根据原电池的负极反应与电解池的阳极反应、原电池的正极反应与电解池的阴极反应互为逆反应,即可快速写出充电时的电极反应式.各电极反应式顺利写出以后,即可正确解题.三、有关可充电电池高考试题题型分析1.可充电电池电极极性和材料判断例1镍镉(Ni-Cd)可充电电池在现代生活中有广泛应用,它的充放电反应按下式进行:Cd+2NiO(OH)+2H2O放电充电Cd(OH)2+2Ni(OH)2.由此可知,该电池放电时的负极材料是A.Cd(OH)2B.Ni(OH)2C.CdD.NiO(OH)解析要理解镍镉电池放电和充电的过程.放电是原电池反应,根据题给条件知放电(原电池)时的总反应式为:Cd+2NiO(OH)+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2.标出原电池总反应式电子转移的方向和数目指出,即可知道参与负极反应的物质:从上式可知,Cd可作负极材料,参与负极反应.故应选C.点评:此类试题考查可充电电池电极极性和材料判断,首先要准确判断充电、放电分别表示什么反应(原电池反应还是电解池反应),并写出充电、放电的总反应式,然后在总反应式上标出电子转移的方向和数目,即可正确判断可充电电池电极极性和材料.2.可充电电池电极反应式的书写和判断例2高铁电池是一种新型可充电电池,与普通高能电池相比,该电池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,下列叙述不正确的是A.放电时负极反应为:Zn-2e-+2OH-Zn(OH)2B.充电时阳极反应为:Fe(OH)3-3e-+5OH-FeO2-4+4H2OC.放电时每转移3 mol电子,正极有1 mol K2FeO4被氧化D.放电时正极附近溶液的碱性增强解析高铁电池放电作用是原电池的功能,其总反应式为:3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH根据上述书写电极反应式的方法可知,负极反应为:Zn-2e-+2OH-Zn(OH)2正极反应为:FeO2-4+4H2O+3e-Fe(OH)3+5OH-A正确;充电就是发生电解池反应,其总反应式为:3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH3Zn+2K2FeO4+8H2O根据上述书写电极反应式的方法可知,阳极反应为:Fe(OH)3+5OH--3e-FeO2-4+4H2OB正确.放电时每转移3 mol电子,正极有1 mol K2FeO4被还原为Fe(OH)3,而不是被氧化,C 错误.根据正极反应式FeO2-4+4H2O +3e-Fe(OH)3+5OH-知,放电时生成OH-,故正极附近溶液的碱性增强.故本题应选C.点评本题主要考查电极反应式的书写、电解质溶液的酸碱性变化、及氧化还原反应等知识,侧重考查考生对原电池和电解池原理的理解及分析问题的能力.3.可充电电池电极发生氧化、还原反应及元素被氧化、被还原判断例3某可充电的锂离子电池以LiMn2O4为正极,嵌入锂的碳材料为负极,含Li+导电固体为电解质.放电时的电池反应为:Li+LiMn2O4Li2Mn2O4.下列说法正确的是A.放电时,LiMn2O4发生氧化反应B.放电时,正极反应为:Li++LiMn2O4+e-Li2Mn2O4C.充电时,LiMn2O4发生氧化反应D.充电时,阳极反应为:Li++e-Li解析放电时作为电源来用,根据放电时的电池反应知,负极反应式为:Li-e-Li+正极反应式为:Li++LiMn2O4+e-Li2Mn2O4,B正确,但LiMn2O4发生还原反应,A错误.充电时,阴极反应式为:Li++e-Li,D错误,阳极反应式为:Li2Mn2O4-e-Li++LiMn2O4,故应是Li2Mn2O4发生氧化反应,而不是LiMn2O4,C错误.本题应选B.点评本题主要考查电化学知识和氧化还原反应的有关知识,虽然新型电池增加了试题的陌生度,但考查原电池及电解池的原理不变,这是解答本类试题的关键.4.可充电电池离子的移动方向判断及总反应式的书写例4锂离子电池已成为新一代实用化的蓄电池,该电池具有能量密度大、电压高的特性.锂离子电池放电时的电极反应式为:负极反应:C6Li-xe-C6Li1-x+xLi+(C6Li表示锂原子嵌入石墨形成的复合材料)正极反应:Li1-xMO2+xLi++xe-LiMO2(LiMO2表示含锂的过渡金属氧化物)下列有关说法正确的是A.锂离子电池充电时电池反应为C6Li+Li1-xMO2LiMO2+C6Li1-xB.电池反应中锂、锌、银、铅各失1 mol电子,金属锂所消耗的质量最小C.锂离子电池放电时电池内部Li+向负极移动D.锂离子电池充电时阴极反应为C6Li1-x+xLi++xe-C6Li解析将放电的两电极反应式在电子守恒的基础上相加即得放电时的总反应式:C6Li+Li1-xMO2LiMO2+C6Li1-x充电时的总反应式应为放电总反应式的逆反应,故A错误;在锂、锌、银、铅金属中,锂的摩尔质量最小,所以各失去1 mol电子,消耗金属锂的质量最小,B正确.电池工作时,阴离子向负极移动,阳离子向正极移动,C错误.充电时的阴极反应与放电时的负极反应互为逆反应,故D正确.本题应选B、D.点评本题以锂离子电池为背景材料,全面考查了蓄电池的反应原理、电极反应、离子流向等知识,要求考生能将所学知识灵活迁移运用.。
九讲.可充电电池电极反应式的书写及应用九、可充电电池电极反应式的书写及应用(一).解可充电电池试题必备知识1.对可充电电池充电和放电两过程认识:放电是原电池反应,充电是电解池反应。
要能根据题给总反应式,写出原电池总反应式和电解池总反应式。
2.对可充电电池电极极性和材料的判断:判断电池放电时电极极性和材料,可先标出放电(原电池)总反应式电子转移的方向和数目,失去电子的一极为负极,该物质即为负极材料;得到电子的一极为正极,该物质即为正极材料。
若判断电池充电时电极极性和材料,方法同前,失去电子的一极为阳极,该物质即为阳极材料;得到电子的一极为阴极,该物质即为阴极材料。
3.可充电电池电极反应式的书写方法:书写可充电电池电极反应式,一般都是先书写放电的电极反应式。
书写放电的电极反应式时,一般要遵守三步:第一,先标出原电池总反应式电子转移的方向和数目,指出参与负极和正极反应的物质;第二,写出一个比较容易书写的电极反应式(书写时一定要注意电极产物是否与电解质溶液共存);第三,在电子守恒的基础上,总反应式减去写出的电极反应式即得另一电极反应式。
充电的电极反应与放电的电极反应过程相反,充电的阳极反应为放电正极反应的逆过程,充电的阴极反应为放电负极反应的逆过程。
4.对可充电电池某电极是发生氧化还是还原反应及某元素被氧化还是被还原的判断:可根据电极反应式进行分析,放电(原电池)的负极及充电(电解池)的阳极均失去电子,发生了氧化反应,其变价元素被氧化;放电(原电池)的正极及充电(电解池)的阴极均得到电子,发生了还原反应,其变价元素被还原。
5.对溶液中离子的移动方向判断:放电时,阴离子移向负极,阳离子移向正极;充电时,阴离子移向阳极,阳离子移向阴极。
6.可充电电池充电时与电源的连接:可充电电池用完后充电时,原电池的负极与外电源的负极相连,原电池的正极与外电源的正极相连。
7.有关电化学的计算:有关电化学的计算都必须利用电子守恒,要注意各电极转移的电子数均相等。
九讲.可充电电池电极反应式的书写及应用九、可充电电池电极反应式的书写及应用(一).解可充电电池试题必备知识1.对可充电电池充电和放电两过程认识:放电是原电池反应,充电是电解池反应。
要能根据题给总反应式,写出原电池总反应式和电解池总反应式。
2.对可充电电池电极极性和材料的判断:判断电池放电时电极极性和材料,可先标出放电(原电池)总反应式电子转移的方向和数目,失去电子的一极为负极,该物质即为负极材料;得到电子的一极为正极,该物质即为正极材料。
若判断电池充电时电极极性和材料,方法同前,失去电子的一极为阳极,该物质即为阳极材料;得到电子的一极为阴极,该物质即为阴极材料。
3.可充电电池电极反应式的书写方法:书写可充电电池电极反应式,一般都是先书写放电的电极反应式。
书写放电的电极反应式时,一般要遵守三步:第一,先标出原电池总反应式电子转移的方向和数目,指出参与负极和正极反应的物质;第二,写出一个比较容易书写的电极反应式(书写时一定要注意电极产物是否与电解质溶液共存);第三,在电子守恒的基础上,总反应式减去写出的电极反应式即得另一电极反应式。
充电的电极反应与放电的电极反应过程相反,充电的阳极反应为放电正极反应的逆过程,充电的阴极反应为放电负极反应的逆过程。
4.对可充电电池某电极是发生氧化还是还原反应及某元素被氧化还是被还原的判断:可根据电极反应式进行分析,放电(原电池)的负极及充电(电解池)的阳极均失去电子,发生了氧化反应,其变价元素被氧化;放电(原电池)的正极及充电(电解池)的阴极均得到电子,发生了还原反应,其变价元素被还原。
5.对溶液中离子的移动方向判断:放电时,阴离子移向负极,阳离子移向正极;充电时,阴离子移向阳极,阳离子移向阴极。
6.可充电电池充电时与电源的连接:可充电电池用完后充电时,原电池的负极与外电源的负极相连,原电池的正极与外电源的正极相连。
7.有关电化学的计算:有关电化学的计算都必须利用电子守恒,要注意各电极转移的电子数均相等。
这类计算通常有计算电极的增重或较少量、溶液的PH 、溶液的离子浓度、电子转移的数目等。
(二).可充电电池试题的解题策略综观历年高考试题可发现,解可充电电池试题的关键在于能否正确书写电极反应式。
书写电极反应式的关键是能否正确书写放电时的电极反应式。
要正确书写放电时的电极反应式,既要弄清得失电子的物质,还要特别注意电极产物是否与电解质溶液共存,要写出实际存在的电极反应式。
然后根据原电池的负极反应与电解池的阳极反应、原电池的正极反应与电解池的阴极反应互为逆反应,即可快速写出充电时的电极反应式。
各电极反应式顺利写出以后,即可正确解题。
(三).有关可充电电池高考试题题型分析1.可充电电池电极极性和材料判断例4(2001年广东化学卷第2题)镍镉(Ni -Cd )可充电电池在现代生活中有广泛应用,它的充放电反应按下式进行:Cd +2NiO(OH)+2H 2O该电池放电时的负极材料是()A .Cd(OH)2B .Ni(OH)2C .CdD .NiO(OH)解析:要理解镍镉电池放电和充电的过程。
放电是原电池反应,根据题给条件知放电(原电池)时的总反应式为:Cd +2NiO(OH)+2H 2O=Cd(OH)2+2Ni(OH)2。
标出原电池总反应式电子转移的方向和数目指出,即可知道参与负极反应的物质:2e -Cd(OH)2+2Ni(OH)2。
由此可知,Cd +2NiO(OH)+2H 2O=Cd(OH)2+2Ni(OH)2。
从上式可知,Cd 可作负极材料,参与负极反应。
故应选C 。
点评:此类试题考查可充电电池电极极性和材料判断,首先要准确判断充电、放电分别表示什么反应(原电池反应还是电解池反应),并写出充电、放电的总反应式,然后在总反应式上标出电子转移的方向和数目,即可正确判断可充电电池电极极性和材料。
2.可充电电池电极反应式的书写和判断例5(05江苏化学卷第14题)高铁电池是一种新型可充电电池,与普通高能电池相比,该电池长时间保持稳定的放电电压。
高铁电池的总反应为3Zn +2K 2FeO 4+8H2O3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH ,下列叙述不正确的是()A .放电时负极反应为:Zn -2e -+2OH -=Zn(OH)2B .充电时阳极反应为:Fe(OH)3-3e -+5OH -=FeO 42-+4H 2OC .放电时每转移3mol 电子,正极有1mol K2FeO 4被氧化D .放电时正极附近溶液的碱性增强解析:高铁电池放电作用是原电池的功能,其总反应式为:3Zn +2K 2FeO 4+8H 2O=3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH ,根据上述书写电极反应式的方法可知,负极反应为:Zn -2e -+2OH -=Zn(OH)2,正极反应为:FeO 42-+4H 2O +3e-= Fe(OH)3+5OH -,A 正确;充电就是发生电解池反应,其总反应式为:3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH=3Zn+2K 2FeO4+8H 2O ,根据上述书写电极反应式的方法可知,阳极反应为:Fe(OH)3+5OH --3e-=FeO 42-+4H 2O ,B 正确。
放电时每转移3mol 电子,正极有1mol K2FeO 4被还原为Fe(OH)3,而不是被氧化,C 错误。
根据正极反应式FeO 42-+4H 2O +3e-= Fe(OH)3+5OH -知,放电时生成OH -,故正极附近溶液的碱性增强。
故本题应选C 。
点评:本题主要考查电极反应式的书写、电解质溶液的酸碱性变化、及氧化还原反应等知识,侧重考查考生对原电池和电解池原理的理解及分析问题的能力。
3.可充电电池电极发生氧化、还原反应及元素被氧化、被还原判断例6(2019年广东化学卷第16题)某可充电的锂离子电池以LiMn 2O 4为正极,嵌入锂的碳材料为负极,含Li +导电固体为电解质。
放电时的电池反应为:Li+LiMn2O4=Li2Mn 2O 4。
下列说法正确的是()A .放电时,LiMn 2O 4发生氧化反应B .放电时,正极反应为:Li ++LiMn2O 4+e-=Li2Mn 2O 4C .充电时,LiMn 2O 4发生氧化反应D .充电时,阳极反应为:Li ++e-=Li解析:放电时作为电源来用,根据放电时的电池反应知,负极反应式为:Li -e -=Li+,正极反应式为:Li ++LiMn2O 4+e-=Li2Mn 2O 4,B 正确,但LiMn 2O 4发生还原反应,A 错误。
充电时,阴极反应式为:Li ++e-=Li,D 错误,阳极反应式为:Li 2Mn 2O 4-e -= Li++LiMn2O 4,故应是Li 2Mn 2O 4发生氧化反应,而不是LiMn 2O 4,C 错误。
本题应选B 。
点评:本题主要考查电化学知识和氧化还原反应的有关知识,虽然新型电池增加了试题的陌生度,但考查原电池及电解池的原理不变,这是解答本类试题的关键。
4.可充电电池离子的移动方向判断及总反应式的书写例7(2019年江苏化学卷第14题)锂离子电池已成为新一代实用化的蓄电池,该电池具有能量密度大、电压高的特性。
锂离子电池放电时的电极反应式为:负极反应:C 6Li -xe -=C 6Li 1-x +xLi +(C 6Li 表示锂原子嵌入石墨形成的复合材料)正极反应:Li 1-x MO 2+xLi ++xe -=LiMO 2(LiMO 2表示含锂的过渡金属氧化物)下列有关说法正确的是()A. 锂离子电池充电时电池反应为C 6Li +Li 1-x MO 2=LiMO 2+C 6Li 1-xB. 电池反应中锂、锌、银、铅各失1mol 电子,金属锂所消耗的质量最小C. 锂离子电池放电时电池内部Li +向负极移动D. 锂离子电池充电时阴极反应为C 6Li 1-x +xLi ++xe —=C 6Li解析:将放电的两电极反应式在电子守恒的基础上相加即得放电时的总反应式:C6Li+Li 1-x MO 2=LiMO 2+C 6Li 1-x ,充电时的总反应式应为放电总反应式的逆反应,故A 错误;在锂、锌、银、铅金属中,锂的摩尔质量最小,所以各失去1mol 电子,消耗金属锂的质量最小,B 正确。
电池工作时,阴离子向负极移动,阳离子向正极移动,C 错误。
充电时的阴极反应与放电时的负极反应互为逆反应,故D 正确。
本题应选BD 。
点评:本题以锂离子电池为背景材料,全面考查了蓄电池的反应原理、电极反应、离子流向等知识,要求考生能将所学知识灵活迁移运用。
5.可充电电池考点的综合应用例8(2019年重庆理综卷第27题)铅蓄电池是典型的可充型电池,它的正负极格板是惰性材料,电池总反应式为:Pb+PbO2+2H2SO 4 2PbSO 4+2H2O请回答下列问题(不考虑氢、氧的氧化还原):⑴放电时:正极的电极反应式是;电解液中H 2SO 4的浓度将变;当外电路通过1mol 电子时,理论上负极板的质量增加g 。
⑵在完全放电耗尽PbO 2和Pb 时,若按右图连接,电解一段时间后,则在A 电极上生成、B 电极上生成,此时铅蓄电池的正负极的极性将。
解析:⑴解析:因为放电为原电池反应:Pb+PbO2+2H2SO 4 =2PbSO4+2H2O 。
Pb 失电子发生负极反应,产生的Pb 2+在H 2SO 4溶液中结合SO 42-生成难溶于水的PbSO 4,故其负极反应式为:Pb+SO42--2e -=PbSO4。
由电子守恒可知,其正极反应式为总式减去负极反应式:PbO 2+SO42-+4H++2e-=PbSO 4+2H2O 。
充电为电解池反应,其电极反应式书写是这样的,阴极反应式为原电池负极反应式的逆反应,即PbSO 4+2e-=Pb+SO42-;阳极反应式为原电池正极反应式的逆反应,即PbSO 4+2H2O -2e -=PbO 2+ SO42-+4H+。
根据总反应式H 2SO 4的浓度会不断减小,所以应定期补充H2SO 4。
根据负极反应:Pb +SO 42--2e -=PbSO 4,可知,每转移2 mol 电子,负极板增加1mol 的质量,因为负极板由Pb 变为PbSO 4,故外电路通过1mol 电子时,理论上负极板的质量增加48g 。
⑵当外加电源后,铅蓄电池变成了电解池,A 极为阴极,电极反应式为:PbSO 4+2e -=Pb +SO 42-,B 极为阳极,电极反应式为:PbSO 4+2H 2O -2e -=PbO 2+4H ++SO 42-。
这样,A 电极上生成Pb ,B 电极上生成PbO 2,此时铅蓄电池的正负极的极性将对换。
答案:⑴PbO 2+2e -+4H ++SO 42-=PbSO 4+2H 2O 小 48⑵Pb PbO2 对换点评:本题关于电化学,正确书写电极反应式是解决本类问题的关键。