1、优培18 原电池的电极方程式原电池的电极方程式1.应用 例1 查处酒后驾驶采用的“便携式乙醇测量仪”以燃料电池为工作原理，在酸性环境中，理论上乙醇可以被完全氧化为CO2，但实际乙醇被氧化为CH3CHO，即：2CH3CH2OH+O2=2CH3CHO+2H2O。下列说法中不正确的是（ ）AO2发生的反应是还原反应B正极的电极反应式为O2+4e+4H+=2H2OC乙醇在正极发生还原反应D其中一个电极的反应式为CH3CH2OH-2e=CH3CHO+2H+【解析】A电池总反应2CH3CH2OH+O2=2CH3CHO+2H2O中，正极上O2得电子反应还原反应，故A正确；B正极上O2得电子反应还原反应，电极
2、反应式为O2+4e+4H+=2H2O，故B正确；C乙醇应该在负极上发生氧化反应，正极上是O2得电子发生还原反应，故C错误；D乙醇在负极上发生氧化反应，电极反应式为CH3CH2OH-2e=CH3CHO+2H+，故D正确；故答案为C。【答案】C例2MgAgCl电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池。下列叙述错误的是（ ）A负极反应式为Mg2e=Mg2+B正极反应式为AgCl+e=Ag+ClC不能被KCl溶液激活 D负极会发生副反应Mg+2H2O=Mg(OH)2+H2【解析】MgAgCl电池中活泼金属镁是还原剂，氯化银是氧化剂，金属镁做负极。A负电池中镁做负极，电极反应式为Mg-2e=Mg2+，故
3、正确；B氯化银在正极反应，正极反应式为AgCl+e=Ag+Cl，故正确；C由题中信息可知，氯化钾溶液中的水可以激活该电池，故错误；D镁是活泼金属与水反应，即负极会发生副反应 Mg+2H2O=Mg(OH)2+H2，故正确。故选C。【答案】C例3一个完整的氧化还原反应方程式可以拆开，写成两个“半反应式”，一个是“氧化反应式”，一个是“还原反应式”。如2Fe3+Cu=2Fe2+Cu2，可拆写为氧化反应式：Cu-2e=Cu2，还原反应式：2Fe3+2e=2Fe2。据此，回答下列问题：（1）将反应3Cu+ 8H+2NO=3Cu2+2NO+4H2O拆写为两个“半反应式”，还原反应式：_。（2）此原理可用于
4、电化学。锌锰碱性电池广泛应用于日常生活，电池的总反应式为Zn(s)+2MnO2(s)+2H2O(l)=Zn(OH)2(s)+2MnOOH(s)。该电池的正极反应式为_。【解析】（1）反应3Cu+8H+2NO=3Cu22NO+4H2O，其中Cu元素的化合价升高，被氧化，N元素的化合价降低，被还原，还原反应式为8H+2NO+6e=2NO+4H2O；（2）电池的总反应式为Zn(s)+2MnO2(s)+2H2O(l)=Zn(OH)2(s)+2MnOOH(s)，其中锰元素的化合价降低，发生还原反应，该电池的正极反应式为2MnO2+2H2O+2e=2MnOOH+2OH。【答案】（1）8H+2NO+6e=2
5、NO+4H2O（2）2MnO2+2H2O+2e=2MnOOH+2OH提分训练1将反应2Fe3+2I=2Fe2+I2设计成如图所示的原电池。下列说法不正确的是（ ）A盐桥中的K+移向FeCl3溶液B反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应C电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态D电流计读数为零后，在甲中溶入FeCl2固体，乙中石墨电极为负极【解析】A项，甲池中石墨电极为正极，乙池中石墨电极为负极，盐桥中阳离子向正极移动，所以向FeCl3溶液迁移，正确；B项，反应开始时，乙中I失去电子，发生氧化反应，正确；C项，当电流计为零时，说明没有电子发生转移，反应达到平衡，正确；D项，当加入Fe2+，导致平衡
6、逆向移动，则Fe2+失去电子生成Fe3+，作为负极，而乙中石墨成为正极，错误。【答案】D2根据下图，可判断出下列离子方程式中错误的是（ ）A2Ag(s)+Cd2+(aq)=2Ag+(aq)+Cd(s)BCo2+(aq)+Cd(s)=Co(s)+Cd2+(aq)C2Ag+(aq)+Cd(s)= 2Ag(s)+Cd2+(aq)D2Ag+(aq)+Co(s)=2Ag(s)+Co2+(aq)【解析】根据图中电极标有“+”和“-”，可确定分别为正极和负极，且金属做电极，负极金属活动性强于正极金属，结合原电池装置可判断金属性分别为CdCo和CoAg，即CdCoAg。A由于金属性Cd强于Ag，则2Ag(s)
7、+Cd2+(aq)=2Ag+(aq)+Cd(s)反应不可能发生，故A错误；B由于金属性Cd强于Co，则Co2+(aq)+Cd(s)=Co(s)+Cd2+(aq)反应可以发生，故B正确；C由于金属性Cd强于Ag，则2Ag+(aq)+Cd(s)=2Ag(s)+Cd2+(aq)反应可以发生，故C正确；D由于金属性Co强于Ag，则2Ag+(aq)+Co(s)=2Ag(s)+Co2+(aq)反应可以发生，故D正确；答案选A。【答案】A3钠离子电池成本低、安全性好，有望在未来取代锂离子电池，某新型可充电钠离子电池放电的工作原理如图所示。下列分析错误的是（ ）A出于环保考虑，应尽量避免使用重金属（如Pb）作
8、为钠的合金化元素B放电时，Na+由右室移向左室C放电时，正极反应式为：Na0.44MnO2+0.56e+0.56Na+NaMnO2D充电时，阴极质量变化4.6g时，外电路中通过0.1mol e【解析】Pb是重金属元素有毒，易造成环境污染，A正确；根据图示原电池放电时，左室Mn的化合价降低，得电子，发生还原反应，因此层状晶体做正极，钠合金做负极，Na+向正极移动，即Na+由右室移向左室，B正确；原电池放电时放电时，层状晶体做正极，根据图示，正极反应式为：Na0.44MnO2+0.56e+0.56Na+NaMnO2，C正确；充电时，阴极质量变化4.6g时，即有4.6g的钠元素质量发生变化，为0.2
9、mol的钠离子变成钠单质，外电路中通过0.2mol e，D错误。【答案】D4综合如图判断，下列说法正确的是（ ）A装置和装置中负极反应均是Fe2e=Fe2+B装置中正极反应是O2+2H2O+4e=4OHC装置和装置中盐桥中的阳离子均向右侧烧杯移动D放电过程中，装置左侧烧杯和装置右侧烧杯中溶液的pH分别增大和减小【解析】装置中锌比铁活泼，则负极为锌，反应式为Zn-2e=Zn2+，装置中负极为铁，反应式为Fe-2e=Fe2+，A错误；装置中电解质溶液呈中性，为氧气得电子的反应，正极反应为O2+2H2O+4e=4OH，B正确；装置中盐桥中的阳离子向左侧烧杯移动，装置中盐桥中的阳离子向右侧烧杯移动，C
10、错误；放电过程中，装置左侧烧杯和装置右侧烧杯中溶液的pH均增大，D错误。【答案】B5可以将反应Zn+Br2ZnBr2设计成蓄电池，有下列四个电极反应：Br2+2e=2Br 2Br2e=Br2 Zn2e=Zn2+ Zn2+2e=Zn，其中表示放电时的正极反应（即充电时的阳极）和放电时的负极反应的分别是（ ）A和 B和 C和 D和【解析】充电时，阳极上电解质溶液中的阴离子失去电子发生氧化反应，所以是溴离子失去电子发生氧化反应生成溴单质，电极反应式为2Br2e=Br2；放电时，较活泼的金属锌失去电子发生氧化反应，电极反应式为Zn2e=Zn2+，故选A。【答案】A6镁原电池放电时电压高而平稳，使镁原电
11、池越来越成为人们研制绿色原电池的关注焦点已知一种镁原电池的反应为：；在镁原电池放电时，下列说法错误的是（ ）A电子从Mo3S4经导线流向MgB负极反应为：xMg-2xe=xMg2+C正极反应为：D电路中有0.2mol电子通过，负极消耗Mg的质量为2.4g【解析】放电时Mg为负极，Mo3S4在正极上发生还原反应，电子从负极流向正极。A电池放电时电子从负极流向正极，即从Mg经导线流向Mo3S4，故A错误；B负极电极反应是镁失电子发生氧化反应，电极反应为：xMg-2xe=xMg2+，故B正确；C正极反应是元素化合价降低的物质发生还原反应为：Mo3S4+2xe=Mo3S42x，故C正确；D电路中有0.
12、2mol电子通过，负极消耗Mg的物质的量为=0.1mol，其质量为2.4g，故D正确；故答案为A。【答案】A7被称之为“软电池”的纸质电池，采用一个薄层纸片作为传导体，在其一边镀锌，而在其另一边镀二氧化锰，在纸内的离子“流过”水和氧化锌组成的电解液，电池总反应为Zn+2MnO2+H2O=ZnO+2MnO(OH)。下列说法正确的是（ ）A该电池的正极为锌B该电池反应中二氧化锰起催化剂作用C当0.1mol Zn完全溶解时，流经电解液的电子个数为1.2041023D电池正极反应式为MnO2+e+H2O=MnO(OH)+OH【解析】A从电池反应可知，锌失去电子被氧化，所以锌是负极，A不正确；B由电池反
13、应可知，MnO2被还原，MnO2为正极，B不正确；C电子经外电路从负极流向正极，不经过电解质溶液，C不正确；D电池正极上，MnO2被还原，其电极反应式为MnO2+e+H2O= MnO(OH)+OH，D正确。本题选D。【答案】D8铝是地壳中含量最多的金属元素，它性能稳定，供应充足，铝空气电池具有能量密度高、工作原理简单、成本低、无污染等优点。铝空气电池工作原理示意图如图：下列说法错误的是（ ）A若是碱性电解质溶液中，则电池反应的离子方程式为：4Al+3O2+6H2O+4OH=4Al(OH)B若是中性电解质溶液中，则电池反应的方程式为：4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3C如果铝电极纯度不高
14、，在碱性电解质溶液中会产生氢气D若用该电池电解氯化钠溶液（石墨作电极），当负极减少5.4g时，阳极产生6.72L气体【解析】若是碱性电解质，铝失去电子后与碱液中的OH反应，生成Al(OH)，反应方程式为4Al+3O2+6H2O+4OH=4Al(OH)，故A正确；若是中性电解质，铝发生吸氧腐蚀失去电子，生成Al(OH)3，反应方程式为4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3，故B正确；在碱液电解质溶液中，因铝纯度不高会形成原电池，发生析氢腐蚀，正极反应式为2H2O+2e=H2+2OH，故C正确；若用该电池电解氯化钠溶液(石墨作电极)，当负极减少5.4g时，转移0.6mol电子，但由于没说标况，
15、所以阳极产生的气体体积不可知，故D错误；故答案为D。【答案】D9一种微生物燃料电池如图所示，下列关于该电池说法正确的是（ ）Aa电极发生还原反应，作电池的正极Bb电极反应式为2NO+10e+12H+=N2+6H2OCH+由右室通过质子交换膜进入左室D标准状况下，电路中产生6mol CO2同时产生22.4 L的N2【解析】A项，在该燃料电池中通入燃料的电极为负极，故电极a为负极，电极b为正极，a电极发生氧化反应，错误；B项，b电极为正极，发生还原反应，反应式为2NO+10e+12H+=N2+6H2O，正确；C项，溶液中H+由负极移向正极，即由左室通过质子交换膜进入右室，错误；D项，不能确定有机物
16、中碳元素的化合价，则不能计算转移的电子数，也不能通过二氧化碳计算氮气的体积，错误。【答案】B10（1）科研人员设想用如图所示装置生产硫酸。上述生产硫酸的总反应方程式为_，b是_极（填“正”或“负”），b电极反应式为_，a电极发生_。（填“氧化反应”或“还原反应”）生产过程中H+向_(填a或b)电极区域运动。（2）将两个铂电极插入氢氧化钾溶液中，向两极分别通入甲烷和氧气，可构成甲烷燃料电池，已知通入甲烷的一极，其电极反应式为：_，该燃料电池总反应式为：_，电池在放电过程中溶液的pH将_（填“下降”或“上升”、“不变”）。【解析】（1）根据图像上述总反应为二氧化硫与氧气和水反应生成硫酸，反应式为：
17、2SO2+O2+2H2O=2H2SO4；b为电池的正极，电极反应式为：O2+4e+4H+=2H2O；a为负极，失电子，化合价升高，被氧化，发生氧化反应；电池工作时，内电路中阳离子向正极移动，则氢离子向b极移动；（2）甲烷燃料电池，甲烷为电池的负极，甲烷失电子与溶液中的氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水，电极反应式为：CH4+10OH-8e=CO+7H2O；正极为：O2+4e+2H2O=4OH，得失电子总数相等时两式相加，总反应为：CH4+2O2+2OH=CO+3H2O，消耗溶液中的氢氧根离子，pH值下降；【答案】（1）2SO2+O2+2H2O=2H2SO4 正 O2+4e+4H+=2H2O 氧化
18、反应 b （2）CH4+10OH-8e=CO+7H2O CH4+2O2+2OH=CO+3H2O 下降 11电池是人类生产和生活中重要的能量来源，电池的发明是化学对人类的一项重大贡献。(1)依据NaOH与HCl的反应原理设计原电池，你认为是否可行？_填“是”或“否”），理由是_。(2)理论上讲，任何自发的氧化还原反应都可以设计成原电池。请利用反应“Fe+Cu2+Cu+Fe2+”设计一个化学电池（正极材料用碳棒），回答下列问题： 电池的负极材料是_，发生_反应（填“氧化”或“还原”），电解质溶液是_。 正极上出现的现象是_。若导线上转移电子1mol，则生成铜_克。(3)设计一个实验方案，使如图装置
19、中的铁棒上析出铜，而铁不溶解（作图表示）。_【解析】（1）NaOH与HCl的反应不能设计成原电池，NaOH与HCl的反应不是氧化还原反应。本小题答案为：否；NaOH与HCl的反应不是氧化还原反应。（2）原电池中化合价升高失电子发生氧化反应的物质作负极，根据方程式可知，铁作负极，比铁活泼性小的金属或导电的非金属作正极；电解质是反应物中可溶性的、得电子的物质，所以电解质是可溶性的铜盐，可用硫酸铜作电解质。本小题答案为：Fe；氧化；CuSO4溶液。正极上发生得电子的还原反应，电极反应式为Cu2+2e=Cu，有红色物质析出。本小题答案为：碳棒上出现红色物质。根据上述分析，正极电极反应式为Cu2+2e=Cu，电子与铜单质的物质的量比为21，若导线上转移电子1mol，则生成铜为0.5mol，铜的质量为0.5mol64g/mol=32g。本小题答案为：32。（3）如图所示，若使铁棒上析出铜，而铁不溶解，则铁棒为正极，则另一极为负极，活动性比铁强，可以为锌，如图。本小题答案为：。【答案】（1）否 NaOH与HCl的反应不是氧化还原反应 （2） Fe 氧化 CuSO4溶液 碳棒上出现红色物质 32 （3）