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O2+4e-
2O2-
(4)熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)
O2+2CO2+4e-
2C O32
第三步:根据电池总反应式和正极反应式,写出负极反应式
在转移电子数相同时,电池总反应式-正极反应式=负极反应式。
考点二 电解原理
主干回扣
1.电解池的工作原理
(1)电解原理
使
通过电解质溶液(或熔融电解质)而在阴、阳两极引起氧化
归纳总结 电解池电极反应式的书写
题组二 电解原理的应用 3.(2017安徽安庆六校联考)下列图示中关于铜电极的连接错误的是 ()
答案 C A项,锌比铜活泼,锌作负极,铜作正极,连接正确;B项,电解精 炼铜时,粗铜作阳极,纯铜作阴极,连接正确;C项,电镀时,镀件作阴极,镀 层金属作阳极,连接错误;D项,电解氯化铜溶液,铜作阴极,石墨作阳极,连 接正确。
答案 B 由于乙醇可以与金属钠反应,故不能用乙醇代替TEGDME做 有机溶剂。
6.(2017湖南长沙二模,11)一种以NaBH4和H2O2为原料的新型电池的工 作原理如图所示。下列说法错误的是 ( )
A.电池的正极反应式为H2O2+2e- 2OHB.电池放电时Na+从a极区移向b极区
C.电子从电极b经外电路流向电极a D.b极室的输出液经处理后可输入a极室循环利用 答案 C 由图示可知b极H2O2→OH-,发生还原反应,为正极,则a极为负 极,故电子从电极a经外电路流向电极b,C错误。
、
。
(3)电解精炼铜、电镀铜的阴、阳极材料分别为
。
答案 (1)CuO HCl
(2)2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑
2Al2O3(熔融)
4Al+3O2↑
(3)电解精炼铜的阳极:粗铜 阴极:精铜;电镀铜的阳极:铜 阴极:镀件
典题精练
题组一 电解规律及电极反应式的书写 1.(2017安徽淮南二中高三月考)用石墨作电极完全电解含1 mol 溶质X 的溶液后,向溶液中加入一定量的物质Y能使电解液恢复到起始状态的 是( )
归纳总结 燃料电池电极反应式的书写
第一步:写出电池总反应
首先写出燃料的燃烧反应,若产物能和电解质反应,则总反应为加和后
的反应。
如甲烷燃料电池(电解质为NaOH溶液)的反应式为:
CH4+2O2
CO2+2H2O ①
CO2+2NaOH Na2CO3+H2O ②
①式+②式得燃料电池总反应式为:CH4+2O2+2NaOH
2.正误判断,正确的划“√”,错误的划“✕”。 (1)铜锌原电池工作时,电子沿外电路从铜电极流向锌电极 ( ) (2)原电池的负极材料一定比正极材料活泼 ( ) (3)原电池的负极发生氧化反应,正极发生还原反应 ( ) (4)原电池工作时负极材料一定发生损耗 ( ) (5)实现Zn+2H+ Zn2++H2↑的反应装置只能是原电池 ( )
正极:得电子,发生还原反应。
外电路中,电子从负极流出经
流入正极。电解质溶液中,阳离
子移向
,阴离子移向
。
(4)原电池原理的应用
①比较金属的活动性强弱;②加快化学反应速率;③用于金属的防护;④
设计制作原电池。
答案 (2)①活泼性不同的 ②电解质溶液或熔融电解质 闭合回路 ③氧化还原 (3)导线 正极 负极
选项 A B C D
X溶液 CuCl2 KOH Na2SO4 AgNO3
物质Y 1 mol Cu(OH)2
1 mol KOH 1 mol H2SO4 0.5 mol Ag2O
答案 D A项,电解氯化铜溶液的反应为CuCl2 Cu+Cl2↑,电解液 复原需加入氯化铜,错误;B项,电解氢氧化钾溶液的实质是电解水,所以 电解液复原加入水即可,错误;C项,电解硫酸钠溶液的实质是电解水,所 以电解液复原加入水即可,错误;D项,电解硝酸银溶液两极上分别产生 金属银和氧气,结合量的关系可知,要使电解液复原需加入0.5 mol Ag2O, 正确。
2.(2017湖南永州高三月考)关于下图所示电解池工作时的相关叙述正 确的是 ( )
A.Fe电极作阳极,发生氧化反应
B.Cl-向石墨极做定向运动
C.石墨电极反应式:Fe3++3e- Fe
D.电解池总反应:2Cl-+2Fe3+
Cl2+2Fe2+
答案 A 由电子转移方向可知石墨为阴极,铁为阳极。A项,Fe为阳极, 发生氧化反应,故A正确;B项,电解质溶液中,阴离子向阳极移动,故Cl-向 Fe极做定向运动,故B错误;C项,石墨是电解池的阴极,发生还原反应,电 极反应式为Fe3++e- Fe2+,故C错误;D项,电解池总反应为Fe+2Fe3+ 3Fe2+,故D错误。
2.(2017山东潍坊一模,11)通过NO传感器可监测汽车排放的尾气中NO 的含量,其工作原理如图所示,下列说法正确的是 ( )
A.O2-向正极移动 B.负极的电极反应式为:NO-2e-+O2- NO2 C.O2的电极反应产物是H2O D.反应消耗的NO与O2的物质的量之比为1∶2
答案 B A项,O2-向负极(NiO电极)移动,故错;B项,负极反应式为NO+ O2--2e- NO2,正确;C项,O2的电极反应产物为O2-,故错;D项,根据得失 电子守恒可知反应消耗的NO与O2的物质的量之比为2∶1,故错。
第二步:写出电池的正极反应式
Na2CO3+3H2O。
根据燃料电池的特点,一般在正极上发生还原反应的物质是O2,因电解
质溶液不同,其电极反应式有所不同,大致有以下四种情况:
(1)酸性电解质溶液
O2+4H++4e-
2H2O
(2)碱性电解质溶液
O2+2H2O+4e-
4OH-
(3)固体电解质(高温下能传导O2-)
,正极反应:
,正极反应:
;酸性氢氧燃料电池的负极反应: 。
答案 (1)
减少能量损耗,使电流稳定,持续时间长
(2)Zn-2e-+2OH- Zn(OH)2 2MnO2+2e-+2H2O 2MnOOH+2OH-
Zn+2MnO2+2H2O Zn(OH)2+2MnOOH
(3)Pb-2e-+SO24
PbSO4 PbO2+2e-+4H++SO24
5.(2017东北三省四市二模,12)我国对可呼吸的钠—二氧化碳电池的研 究取得突破性进展,该电池的总反应式为4Na+3CO2 2Na2CO3+C,其 工作原理如图所示(放电时产生的碳酸钠固体储存于碳纳米管中)。关 于该电池,下列说法错误的是 ( )
A.充电时,Na+从阳极向阴极移动 B.可以用乙醇代替TEGDME做有机溶剂 C.放电时,转移1 mol电子,负极质量减轻23 g D.放电时,正极反应为3CO2+4Na++4e- 2Na2CO3+C
KHCO3+2H2O
C.22.4<V≤44.8时,负极的电极反应为:CH4-8e-+9C O32+3H2O
10HC O3
D.V=33.6时,溶液中阴离子浓度大小关系为:c(C O32)>c(HC O3)>c(OH-)
答案 C 燃料电池中,通入CH4的一端为原电池的负极,通入空气的一 端为原电池的正极,在原电池中,OH-移向负极,即从B端移向A端,故A错 误;当0<V≤22.4时,n(CH4)∶n(KOH)≤1∶2,则生成K2CO3,故电池总反应 的化学方程式为CH4+2O2+2KOH K2CO3+3H2O,B错误;当22.4<V≤ 44.8时,CH4失电子后与C O32结合转化为HC O3,故负极反应式为CH4-8e-+ 9C O32+3H2O 10HC O3,C正确;当V=33.6时,n(CH4)=1.5 mol,电池总反 应为3CH4+6O2+4KOH K2CO3+2KHCO3+7H2O,得到0.5 mol K2CO3和 1 mol KHCO3,则c(HCO3)>c(CO32)>c(OH-),故D错误。
A.S O24 从右向左迁移 B.电池的正极反应为:Pb2++2e- Pb C.左边ZnSO4浓度增大,右边ZnSO4浓度不变 D.若有6.5 g锌溶解,有0.1 mol SO24 通过离子交换膜
答案 B A项,原电池中阴离子向负极移动,故SO24从右向左迁移,正 确;B项,正极反应为PbSO4+2e- Pb+SO24,错误;C项,左侧电极上Zn失 去电子生成Zn2+,SO24 通过阴离子交换膜向左迁移,故左边c(ZnSO4)增大, 右边PbSO4得电子产生的SO24 全部移向左边,故右边c(ZnSO4)不变,正确; D项,据Zn~PbSO4~SO24可知,若溶解6.5 g Zn,则正极有0.1 mol S O24生成, 其通过阴离子交换膜移向左边,正确。
电子从电源的负极沿导线流入电解池的
,再从电解池的
流出,并沿导线流回电源的正极;电解质溶液中,阳离子移向
,
阴离子移向
。
答案 (1)电流 (2)直流电源 (3)正 负 阴极 阳极 阴极 阳极
4溶液、NaCl溶液要恢复至原状态需分别
加入
、
。
(2)用化学方程式表示氯碱工业、Al的制备原理:
答案 (1)✕ (2)✕ (3)√ (4)✕ (5)✕
3.根据要求填空:
(1)根据反应2FeCl3+Cu 2FeCl2+CuCl2设计原电池:
