内容正文:
易错专题11 电化学基础
聚焦易错点:
►易错点一 化学电源
►易错点二 电解原理的应用
典例精讲
易错点一 化学电源
【易错典例】
例1(2024·河南开封·三模)某充电宝锂离子电池的总反应为,某手机镍氢电池总反应为为储氢金属或合金)。有关上述两种电池的说法正确的是
A.镍氢电池放电时,为正极
B.锂离子电池放电时,向负极迁移
C.图中表示锂离子电池给镍氢电池充电
D.锂离子电池充电时,阳极的电极反应式为
【解题必备】
1.化学电源
(1)放电是原电池反应,充电是电解池反应。
(2)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) 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。
(4) 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。
(5)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。
(6)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: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;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);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。
2.燃料电池
(1)燃料电池就是将燃料(如氢气、甲烷、乙醇等)氧化时,化学能直接转变为电能的装置。它由燃料、氧化剂、电极、电解质组成。在结构上具有正负极,且正负极被电解质分隔。所有燃料电池的基本形式为:将燃料和氧气(或空气)分别充入负极和正极,两者在电极的催化下发生化学反应,从而产生电流。
(2)燃料电池在放电时发生的总反应和燃料燃烧的总反应一样。一般是氧气做氧化剂,可燃物为还原剂。据电池的基本原理,负极发生氧化反应,正极发生还原反应,所以可燃物为负极反应物,氧气为正极反应物。
(3)根据燃烧反应的方程式书写电极反应式应遵循原子守恒、电子守恒及电荷守恒,注意电解质溶液参与电极反应,若电解质溶液为碱溶液,则正极反应式为:O2+2H2O+4e - =4OH-;若电解质溶液为酸溶液,则正极反应式为O2+4H++4e-=2H2O;若电解质为熔融碳酸盐,则正极反应式为O2+4e- +2CO2=2CO32-。
3.新型电池的电极反应式
锌银电池
总反应:Ag2O+Zn+H2O2Ag+Zn(OH)2
正极:Ag2O+H2O+2e-===2Ag+2OH-
负极:Zn+2OH--2e-===Zn(OH)2
镍铁电池
总反应:NiO2+Fe+2H2OFe(OH)2+Ni(OH)2
正极:NiO2+2e-+2H2O===Ni(OH)2+2OH-
负极:Fe-2e-+2OH-===Fe(OH)2
高铁电池
总反应:3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH
正极:FeO+3e-+4H2O===Fe(OH)3+5OH-
负极:Zn-2e-+2OH-===Zn(OH)2
镍镉电池
总反应:Cd+2NiOOH+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2
正极:NiOOH+H2O+e-===Ni(OH)2+OH-
负极:Cd-2e-+2OH-===Cd(OH)2
MgH2O2电池
总反应:H2O2+2H++Mg===Mg2++2H2O
正极:H2O2+2H++2e-===2H2O
负极:Mg-2e-===Mg2+
MgAgCl电池
总反应:Mg+2AgCl===2Ag+MgCl2
正极:2AgCl+2e-===2Ag+2Cl-
负极:Mg-2e-===Mg2+
钠硫电池
总反应:2Na+xS===Na2Sx
正极:xS+2e-===S
负极:2Na-2e-===2Na+
全钒液流电池
总反应:VO+2H++V2+ V3++VO2++H2O
正极:VO+2H++e-===VO2++H2O
负极:V2+-e-===V3+
锂铜电池
总反应:2Li+Cu2O+H2O===2Cu+2Li++2OH-
正极: