微专题 新型电源及电极反应式的书写
近几年高考中的新型电池种类繁多,“储氢电池”“高铁电池”“海洋电池”“燃料电池”“锂离子电池”等,这些新型电源常以选择题的形式呈现。解析这类考题,首先要理解常见的化学电源种类及原电池的工作原理,其次会判断正负电极或阴阳极,以及会书写电极反应式等。
1.电极反应式书写的一般步骤(类似氧化还原反应方程式的书写)
2.已知总方程式,书写电极反应式 (1)书写步骤
①步骤一:写出电池总反应式,标出电子转移的方向和数目(ne)。 ②步骤二:找出正、负极,失电子的电极为负极;确定溶液的酸碱性。 ③步骤三:写电极反应式。 负极反应:还原剂-ne===氧化产物 正极反应:氧化剂+ne===还原产物 (2)书写技巧
若某电极反应式较难写时,可先写出较易的电极反应式,用总反应式减去较易写的电极反应式,即可得出较难写的电极反应式。如:CH3OCH3(二甲醚)酸性燃料电池中:
总反应式:CH3OCH3+3O2===2CO2+3H2O 正极:3O2+12H+12e===6H2O
负极:CH3OCH3+3H2O-12e===2CO2+12H
特别提醒 简单电极反应中转移的电子数,必须与总方程式中转移的电子数相同。 3.氢氧燃料电池在四种常见介质中的电极反应总结
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+
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??H-2e+2OH===2HO ?碱作介质?
负极?H-2e+O===HO ?熔融金属氧化物作介质?
H-2e+CO===HO+CO ?熔融碳酸盐??作介质?
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H2-2e===2H ?酸作介质?
222
2
2-
-+
2
2-
3
22
??O+4e+2HO===4OH ?碱作介质?正极?O+4e===2O ?熔融金属氧化物作介质?
??O+4e+2CO===2CO ?熔融碳酸盐作介质?
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O2+4e+4H===2H2O ?酸作介质?
22
22-2
-+
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2
2-
3
专题训练
1.(燃料电池)(2018·安顺模拟)有一种MCFC型燃料电池,该电池所用燃料为H2,电解质为熔融的K2CO3。电池的总反应为2H2+O2===2H2O,负极反应:H2+CO23-2e===H2O
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+CO2。下列说法正确的是( )
A.电路中的电子经正极、熔融的K2CO3、负极后再到正极,形成闭合回路 B.电池放电时,电池中CO23的物质的量将逐渐减少
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C.正极反应为2H2O+O2+4e===4OH D.放电时CO23向负极移动
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答案 D
解析 电子不能通过熔融的K2CO3,故A项错误;该电池的正极反应为O2+4e+
22
2CO2===2CO23,根据电子守恒,放电时负极消耗CO3与正极生成CO3的物质的量相等,
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电池中CO23的物质的量不变,故B、C项错误;放电时阴离子向负极移动,故D项正确。
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2.Li—SOCl2电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳,电解液是LiAlCl4-SOCl2。电池的总反应可表示为4Li+2SOCl2===4LiCl+S+SO2↑。
请回答下列问题:
(1)电池的负极材料为__________,发生的电极反应为______________________________。
(2)
电
池
正
极
发
生
的
电
极
反
应
为
____________________________________________________
________________________________________________________________________。 答案 (1)锂 4Li-4e===4Li (2)2SOCl2+4e===4Cl+S+SO2↑
解析 分析反应的化合价变化,可知Li失电子,被氧化,为还原剂,SOCl2得电子,被还原,为氧化剂。
(1)负极材料为Li(还原剂),4Li-4e===4Li。
(2)正极反应式可由总反应式减去负极反应式得到:2SOCl2+4e===4Cl+S+SO2↑。 3.Mg—AgCl电池是一种能被海水激活的一次性贮备电池,电池总反应方程式为2AgCl+Mg===Mg2+2Ag+2Cl,试书写该电池的正、负极电极反应式。
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答案 负极:Mg-2e===Mg2
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正极:2AgCl+2e===2Ag+2Cl
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4.铝—空气海水电池:以铝板为负极,铂网为正极,海水为电解质溶液,空气中的氧气与铝反应产生电流。
电池总反应为4Al+3O2+6H2O===4Al(OH)3; 负
极
:
________________________________________________________________________;
正
极
:
________________________________________________________________________。
答案 4Al-12e===4Al3 3O2+6H2O+12e===12OH
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+
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5.一种碳纳米管能够吸附氢气,可作二次电池(如下图所示)的碳电极。该电池的电解质溶液为6 mol·L
-1
的KOH溶液。
(1)写出放电时的正、负极电极反应式。 答案 负极:H2-2e+2OH===2H2O;
正极:2NiO(OH)+2H2O+2e===2Ni(OH)2+2OH。 (2)写出充电时的阴、阳极电极反应式。 答案 阴极:2H2O+2e===H2↑+2OH;
阳极:2Ni(OH)2+2OH-2e===2NiO(OH)+2H2O。
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