1、1考点二 电化学反应原理 21.两大工作原理(1)原电池工作原理 3(2)电解池工作原理(阳极为惰性电极)4(3)充电电池工作原理 52.新型电池分析(1)燃料电池的电极反应式(以CH3OH为例电极反应式)电池类型 导电介质 反应式 酸性燃料 电池 H 总反应：2CH3OH3O2=2CO24H2O 正极 O24e4H=2H2O 负极 CH3OH6eH2O=CO26H 6碱性燃料电池OH总反应：2CH3OH3O24OH=2CO23 6H2O正极O24e2H2O=4OH负极CH3OH6e8OH=CO23 6H2O熔融碳酸盐燃料电池CO23总反应：2CH3OH3O2=2CO24H2O正极O24e2C
2、O2=2CO23负极CH3OH6e3CO23=4CO22H2O7固态氧化物燃料电池O2总反应：2CH3OH3O2=2CO24H2O正极O24e=2O2负极CH3OH6e3O2=CO22H2O质子交换膜燃料电池H总反应：2CH3OH3O2=2CO24H2O正极O24e4H=2H2O负极CH3OH6eH2O=CO26H8(2)其他新型一次电池 钠硫电池总反应：2NaxS=Na2Sx正极：xS2e=S2x负极：2Na2e=2Na锂铜电池总反应：2LiCu2OH2O=2Cu2Li2OH正极：Cu2OH2O2e=2Cu2OH负极：Lie=Li9Mg-H2O2电池总反应：H2O22HMg=Mg22H2O正
3、极：H2O22H2e=2H2O负极：Mg2e=Mg2Mg-AgCl电池总反应：Mg2AgCl=2AgMgCl2正极：2AgCl2e=2Cl2Ag负极：Mg2e=Mg210(3)充电(可逆)电池 锌银电池总反应：Ag2OZnH2O 放电充电 2AgZn(OH)2正极：Ag2OH2O2e=2Ag2OH负极：Zn2OH2e=Zn(OH)2阳极：2Ag2OH2e=Ag2OH2O阴极：Zn(OH)22e=Zn2OH11镍铁电池总反应：NiO2Fe2H2O 放电充电 Fe(OH)2Ni(OH)2正极：NiO22e2H2O=Ni(OH)22OH负极：Fe2e2OH=Fe(OH)2阳极：Ni(OH)22OH2
4、e=NiO22H2O阴极：Fe(OH)22e=Fe2OH12镍镉电池总反应：Cd2NiOOH2H2O 放电充电 Cd(OH)22Ni(OH)2正极：NiOOHH2Oe=Ni(OH)2OH负极：Cd2e2OH=Cd(OH)2阳极：Ni(OH)2OHe=NiOOHH2O阴极：Cd(OH)22e=Cd2OH全钒液流电池总反应：VO2 2HV2 放电充电 V3VO2H2O正极：VO2 2He=VO2H2O负极：V2e=V313高铁电池总反应：3Zn2K2FeO48H2O 放电充电 3Zn(OH)22Fe(OH)34KOH正极：FeO24 3e4H2O=Fe(OH)35OH负极：Zn2e2OH=Zn(O
5、H)2阳极：Fe(OH)35OH3e=FeO24 4H2O阴极：Zn(OH)22e=Zn2OH14锂离子电池总反应：Li1xCoO2LixC6放电充电 LiCoO2C6(xNa，阴极的电极反应式为 2H2O2e=H22OH；阳极，阴离子竞争放电，放电顺序：OHSO24，阳极的电极反应式为 2H2O4e=O24H。181.(2019江苏化学，10)将铁粉和活性炭的混合物用NaCl溶液湿润后，置于如图所示装置中，进行铁的电化学腐蚀实验。下列有关该实验的说法正确的是()五年真题探秘 19A.铁被氧化的电极反应式为Fe3e=Fe3 B.铁腐蚀过程中化学能全部转化为电能 C.活性炭的存在会加速铁的腐蚀
6、D.以水代替NaCl溶液，铁不能发生吸氧腐蚀 解析 A项，铁和炭的混合物用NaCl溶液湿润后构成原电池，铁作负极，铁失去电子生成Fe2，电极反应式为Fe2e=Fe2，错误；B项，铁腐蚀过程中化学能除了转化为电能外，还可转化为热能等，错误；C项，构成原电池后，铁腐蚀的速率变快，正确；D项，用水代替NaCl溶液，Fe和炭也可以构成原电池，Fe失去电子，空气中的O2得到电子，铁发生吸氧腐蚀，错误。答案 C 202.(2015江苏化学，10)一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图。下列有关该电池的说法正确的是()21A.反应 CH4H2O=催化剂3H2CO，每消耗 1 mol CH4 转移 12 mol
7、电子B.电极 A 上 H2 参与的电极反应为：H22OH2e=2H2OC.电池工作时，CO23 向电极 B 移动D.电极 B 上发生的电极反应为：O22CO24e=2CO23 22答案 D 解析 A 项，C4H4C2O，则该反应中每消耗 1 mol CH4 转移 6 mol 电子，错误；B 项，该电池的传导介质为熔融的碳酸盐，所以 A 电极即负极上 H2 参与的电极反应为：H22eCO23=CO2H2O，错误；C 项，原电池工作时，阴离子移向负极，而 B 极是正极，错误；D 项，B 电极即正极上 O2 参与的电极反应为：O24e2CO2=2CO23，正确。233.(1)(2019 江苏化学，2
8、0)电解法转化CO2可实现CO2资源化利用。电解CO2制HCOOH的原理示意图如图。写出阴极CO2还原为HCOO的电极反应式：_。电解一段时间后，阳极区的KHCO3溶液浓度降低，其原因是_。24(2)(2018江苏化学，20)用稀硝酸吸收NOx，得到HNO3和HNO2的混合溶液，电解该混合溶液可获得较浓的硝酸。写出电解时阳极的电极反应式：_。(3)(2017江苏化学，16)电解Na2CO3溶液，原理如图所示。阳极的电极反应式为_，阴极产生的物质A的化学式为_。25(4)(2016江苏化学，20)铁炭混合物在水溶液中可形成许多微电池。将含有Cr2O27 的酸性废水通过铁炭混合物，在微电池正极上
9、Cr2O27 转化为 Cr3，其电极反应式为_。解析(1)CO2 中的 C 为4 价，HCOO中的 C 为2 价，1 mol CO2 转化为HCOO时，得 2 mol e。阳极上水放电，生成 O2 和 H，H会与 HCO3 反应使 HCO3 减少，由电荷平衡可知，K会移向阴极区，所以 KHCO3 溶液浓度降低。(2)电解时阳极 HNO2 失去电子生成 HNO3，同时消耗水，得到较浓的硝酸，电极反应式为：HNO22eH2O=3HNO3。26(3)阳极溶液中的阴离子即水中的 OH放电生成 O2(图示)及 H(2H2O4e=O24H)，H与 CO23 结合生成 HCO3(CO23 H=HCO3，由图
10、阳极区Na2CO3 生成 NaHCO3)，写出总反应：4CO23 2H2O4e=4HCO3 O2。阴极，水中的 H放电生成 H2。(4)在正极上 Cr2O27 得电子生成 Cr3的同时与 H反应生成 H2O，电极反应式为Cr2O27 6e14H=2Cr37H2O。27答案(1)CO2H2e=HCOO或 CO2HCO3 2e=HCOOCO23阳极产生 O2，pH 减小，HCO3 浓度降低；K部分迁移至阴极区(2)HNO22eH2O=3HNO3(3)4CO23 2H2O4e=4HCO3 O2 H2(4)Cr2O27 6e14H=2Cr37H2O 28【考查意图】此类题主要考查考生对氧化还原反应中电
11、子的转移、电极反应式的书写以及电池工作时离子移动方向等内容的理解与应用。多为新型电池的分析，情境陌生，侧重考查考生对信息的获取、分析和处理能力以及知识的迁移能力。29【解题思路】解此类题的要求：一是能建立原电池、电解池的工作原理模型，判断原电池或电解池的两极、电解质中离子的移动方向；二是能明确氧化还原反应中电子转移 的计量关系；三是掌握电极反应式的书写规则。30考向一 新型电池分析 1.“碳呼吸电池”是一种新型能源装置，其工作原理如图所示。下列说法正确的是()31A.该装置是将电能转变为化学能B.正极的电极反应为 C2O24 2e=2CO2C.每得到 1 mol 草酸铝，电路中转移 3 mol
12、 电子D.利用该技术可捕捉大气中的 CO2 解析 原电池是将化学能转化为电能的装置，A 错误；正极发生得电子的还原反应 2CO22e=C2O24，B 错误；得到 1 mol 草酸铝，消耗 2 mol Al，转移 6 mol电子，C 错误。答案 D 322.(2019盐城三模)ZulemaBorjas等设计的一种微生物脱盐池的装置如图所示，下列说法正确的是()33A.该装置可以在高温下工作 B.X、Y依次为阳离子、阴离子选择性交换膜 C.负极反应为CH3COO2H2O8e=2CO27H D.该装置工作时，电能转化为化学能 解析 A项，高温条件下硫还原菌发生变性，失去活性，错误；B项，负极：CH3
13、COO CO2，CH3COO2H2O8e=2CO27H，Cl透过膜X来平衡电荷，X为阴离子交换膜，正极：O24e2H2O=4OH，Na透过Y来平衡电荷，Y为阳离子交换膜，错误；D项，化学能转化为电能，错误。答案 C 343.(2018盐城三调)一种新型太阳光电化学电池贮能时电解质溶液中离子在两极发生如图所示的转化。35下列说法正确的是()A.贮能时，电能转变为化学能和光能B.贮能和放电时，电子在导线中流向相同C.贮能时，氢离子由 a 极区迁移至 b 极区D.放电时，b 极发生：VO2 2He=VO2H2O 36答案 D 解析 A 项，贮能时，太阳能转化为化学能，错误；B 项，贮能相当于电解，放
14、电时是原电池原理，电子流向相反，错误；C 项，贮能时，a 极发生反应 V3e=V2，b 极发生反应 VO2eH2O=VO2 2H，H由 b 极区迁移到 a 极区，错误。374.(2019无锡期末)以柏林绿FeFe(CN)6为代表的新型可充电钠离子电池，其放电工作原理如图所示。下列说法错误的是()38A.放电时，正极反应为FeFe(CN)62Na2e=Na2FeFe(CN)6 B.充电时，Mo(钼)箔接电源的负极 C.充电时，Na通过交换膜从左室移向右室 D.外电路中通过0.2 mol电子的电量时，负极质量变化为2.4 g 解析 由放电工作原理图可知：MgMg2Cl22，发生氧化反应，为负极反应
15、，当 转 移 0.2 mol 电 子 时，溶 解 2.4 g 镁，D 项 正 确；正 极：FeFe(CN)6Na2FeFe(CN)6，A项正确；放电时，Na通过交换膜由右室移向左室，充电时，Na通过交换膜从左室移向右室，C项正确；充电时，左侧Mo箔接电源的正极，B项错误。答案 B 395.(2019通扬泰徐淮宿连七市三模)某新型锂空气二次电池放电情况如图所示，关于该电池的叙述正确的是()40A.电解液应选择可传递Li的水溶液 B.充电时，应将锂电极与电源正极相连 C.放电时，空气电极上发生的电极反应为2LiO22e=Li2O2 D.充电时，若电路中转移0.5 mol电子，空气电极的质量将减少3
16、.5 g 解析 A项，Li能与水反应，不用水溶液，错误；B项，放电时，锂作负极，充电时，锂电极接电源负极，错误；D项，充电时，阳极反应为：Li2O22e=2LiO2，转移0.5 mol电子时，空气电极质量减轻11.5 g，错误。答案 C 41【思路技巧】充电电池模型构建 42考向二 电极方程式的书写 6.(1)(2019徐州高三考前模拟)电解浓乙酸钠水溶液，在阴极收集到H2，在阳极收集到C2H6和CO2的混合气体。则电解时阳极的电极反应式为_。(2)(2019苏锡常镇二模)用铝制作的快速放电铝离子二次电池的原理如图所示。43该电池充电时，阴极的电极反应式为_。AlCl3 和 NaCl 的熔融盐
17、常用于镀铝电解池，电镀时 AlCl4 和 Al2Cl7 两种离子在电极上相互转化，其他离子不参与电极反应。NaCl 的作用是_。(3)(2018通扬泰徐淮宿二调)CO2 在新型钴基电催化剂作用下，转化为清洁燃料甲酸。其工作原理如图所示，写出生成甲酸的电极反应式：_。44(4)(2018徐州考前模拟)用电化学法可去除废水中的氨氮。在含 NH4 的废水中加入氯化钠，用惰性电极电解。反应装置如图所示，则电解时，a 极的电极反应式为_。45答案(1)2CH3COO2e=C2H62CO2(2)4Al2Cl7 3e=Al7AlCl4增强导电性(3)CO22eH2O=HCOOHO2(4)2H2O2NH4 2e=2NH3H2OH2或 2H2e=H2 46【技巧点拨】新型化学电源中电极反应式的书写三步骤 47本节内容结束
