第6章 第1节 微专题突破4 电极反应式的书写（Word教参）-【状元桥·优质课堂】2024-2025学年高中化学必修第二册（人教版2024）

微专题突破4　电极反应式的书写 （见学生用书P55） 【例题】氢氧燃料电池是一种污染小、效率高的新型化学电源，可用在航天器上。其总反应的化学方程式为2H2＋O22H2O，该电池的负极反应式可表示为（　　） A.2H2－4e－4H＋ B.4H＋＋4e－2H2↑ C.2H2O＋O2＋4e－4OH－ D.4OH－－4e－2H2O＋O2↑ 答案　A 解析　燃料氢气在负极失电子生成氢离子，则负极反应式为 2H2－4e－4H＋。 1.书写电极反应式的原则 电极反应式遵循质量守恒、得失电子守恒及电荷守恒，遵循离子方程式的书写规则，两电极反应式相加得电池总化学（或离子）方程式。 2.书写电极反应式的思路 （1）一般电极反应式的书写 （2）复杂电极反应式的书写 （3）判断电极反应式书写的正误 一查：正、负极反应类型是否正确； 二查：电子得与失及得失电子的数目是否正确； 三查：电极反应式与电解质溶液环境是否符合； 四查：电荷是否守恒、质量是否守恒。 3.电极反应式的书写 （1）负极反应式的书写 ①活泼金属作负极时，电极本身被氧化。 若生成的阳离子不与电解质溶液反应，其产物可直接写为金属阳离子，如：Zn－2e－Zn2＋，Cu－2e－Cu2＋。 若生成的金属阳离子与电解质溶液反应，其电极反应式为两反应合并后的反应式。如：Mg－Al－KOH原电池，负极反应式为Al－3e－＋4OH－Al＋2H2O；铅蓄电池负极反应式为Pb－2e－＋SPbSO4。 ②负极本身不反应时，通入的还原剂被氧化。 如氢氧（酸性）燃料电池：H2－2e－2H＋。 氢氧（碱性）燃料电池：H2－2e－＋2OH－2H2O。 （2）正极反应式的书写 首先根据化合价变化或氧化性强弱判断得电子的粒子；其次确定该粒子得电子后变成哪种形式。 如氢氧（酸性）燃料电池： O2＋4H＋＋4e－2H2O。 氢氧（碱性）燃料电池： O2＋2H2O＋4e－4OH－。 铅蓄电池正极反应式： PbO2＋2e－＋4H＋＋SPbSO4＋2H2O。 1.原电池的电极反应不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。下列说法中不正确的是（　　） A.由Al、Cu、稀H2SO4组成原电池，其负极反应式为：Al－3e－Al3＋ B.由Mg、Al、NaOH溶液组成原电池，其负极反应式为：Mg－2e－Mg2＋ C.由Fe、Cu、FeCl3溶液组成原电池，其负极反应式为：Fe－2e－Fe2＋ D.由Al、Cu、浓硝酸组成原电池，其负极反应式为：Cu－2e－Cu2＋ 答案　B 解析　Al易失电子作负极、Cu作正极，负极上铝失电子、正极上氢离子得电子，负极反应式为：Al－3e－Al3＋，A项正确； Al能与NaOH溶液反应，Al易失电子作负极、Mg作正极，负极上Al失电子、正极上水得电子，负极上电极反应式为Al＋4OH－－3e－Al＋2H2O，B项错误；铁比铜活泼，铁易失电子作负极、Cu作正极，负极上铁失电子、正极上铁离子得电子，负极反应式为：Fe－2e－Fe2＋，C项正确；该原电池中，铜易失电子作负极、Al作正极，负极上铜失电子、正极上硝酸根离子得电子，负极电极反应式为Cu－2e－Cu2＋，D项正确。 2.一种镁－空气电池装置如图所示，电极材料为金属镁和吸附氧气的活性炭，电解液为KOH浓溶液。 （1）负极电极反应式为　　　　　　　， 正极电极反应式为　　　　　　　。 （2）电子移动的方向是由　　　　经外电路到　　　　（填“a”或“b”）。 （3）电池总反应式为　　　　　　　。 解析　（1）Mg是强还原剂，易失电子，作负极，失电子变为Mg2＋，而Mg2＋与OH－不共存，因而电极反应为Mg－2e－＋2OH－Mg（OH）2；活性炭为正极，吸附在活性炭中的氧气得电子与H2O反应生成OH－，电极反应式为O2＋4e－＋2H2O4OH－。（3）两极反应式相加即可得电池总反应式。 答案　（1）Mg－2e－＋2OH－Mg（OH）2　O2＋4e－＋2H2O4OH－　（2）A　B　（3）2Mg＋O2＋2H2O2Mg（OH）2 3.某锂离子电池的工作原理如图所示（a极材料为金属锂和石墨的复合材料，b极材料为FePO4和石墨的复合材料），其电池总反应为Li＋FePO4LiFePO4 （1）a为　　　　极，电极反应式：　　　　　　　； b为　　　　极，电极反应式：　　　　　　　。 （2）电池内部Li＋由　　　　侧移向　　　　侧（填“左”或“右”）。 （3）能否　　　　用磷酸溶液作电解质（填“能”或“否”）。 答案　（1）负　Li－e－Li＋　正　FePO4＋e－＋Li＋LiFePO4　（2）左　右　（3）否 4.（1）有甲、乙两位同学均想利用原电池反应检测金属的活动性顺序，两人均用镁片和铝片作电极，但甲同学将电极放入1mol· L－1的H2SO4溶液中，乙同学将电极放入1mol· L－1的NaOH溶液中，如图所示。 ①写出甲中负极反应式：　　　　　　　。 ②乙中负极反应式：　　　　　　　， 总反应的离子方程式：　　　　　　　。 （2）将用导线相连的两个铂电极插入KOH溶液中，然后向两极分别通入CH3OH（甲醇）和O2，则发生了原电池反应，该原电池中的负极反应式为　　　　　　　；正极反应式为　　　　　　　。 解析　（1）①甲中Mg、Al都可以与H2SO4反应，但Mg的活动性比Al强，所以Mg作负极，负极的电极反应式为Mg－2e－Mg2＋。②乙中Al可以和NaOH溶液发生氧化还原反应，而Mg不能与NaOH反应，所以Al作负极，负极反应式为Al－3e－＋4OH－Al ＋2H2O，总反应的离子方程式为2Al＋2OH－＋2H2O2Al ＋3H2↑。（2）该原电池中O2得电子，则O2在正极反应，反应式为3O2 ＋12e－＋6H2O12OH－，CH3OH在负极反应，反应式为2CH3OH＋16OH－－12e－2C＋12H2O。 答案　（1）①Mg－2e－Mg2＋　②Al－3e－＋4OH－Al＋2H2O　2Al＋2OH－＋2H2O2Al＋3H2↑ （2）2CH3OH＋16OH－－12e－2C＋12H2O　3O2＋12e－＋6H2O12OH－ 原电池是把化学能转化为电能的装置。其工作原理是 （见学生用书P57） 1.（原电池的概念）下列关于原电池的叙述中，不正确的是（　　） A.原电池的负极发生的反应是氧化反应 B.原电池的电极只能由两种不同的金属构成 C.原电池能将化学能转变为电能 D.原电池中电子流入的一极是正极 答案　B 解析　原电池的负极失去电子被氧化，发生氧化反应，A项正确；构成原电池正负极的材料不一定是两种不同的金属，当总反应与电极材料无关时，可能是活性相同的金属，也可能是能导电的非金属和金属，B项错误；根据原电池的工作原理，原电池是将化学能转化为电能的装置，C项正确；原电池放电时，电子转移的方向是从负极沿导线流向正极，所以正极为电子流入的电极，D项正确。 2.（原电池原理的应用）把X、Y、Z、W四种金属浸入稀硫酸中，用导线两两相连，均可形成原电池。X、Y相连时，X为负极，Z、W相连时，W上有气泡逸出，X、Z相连时，X质量减少，Y、W相连时，Y为正极。则四种金属的活动性顺序由小到大排列为（　　） A.X、Z、W、Y B.W、Y、Z、X C.W、Z、Y、X D.Y、W、Z、X 答案　D 解析　X、Y相连时，X为负极，所以活泼性：X＞Y；Z、W相连时，W上有气泡逸出，所以活泼性：Z＞W；X、Z相连时，X质量减少，所以X为负极，则活泼性：X＞Z；W、Y相连时，Y为正极，即活泼性：W＞Y，综上所述，四种金属的活动性顺序由小到大排列为Y、W、Z、X。故选D项。 3.（化学电池）下列有关电池的叙述正确的是（　　） A.氢氧燃料电池属于环境友好型电池，能量转化率可能达100％ B.锌锰干电池是一种常用的二次电池 C.锌锰干电池工作一段时间后锌外壳逐渐变薄 D.铅蓄电池负极是PbO2，正极是Pb 答案　C 解析　燃料电池转化率不可能为100％，A项错误；锌锰干电池是一种常用的一次电池，B项错误；锌锰干电池工作过程中，负极反应为Zn－2e－Zn2＋，锌外壳不断被腐蚀而逐渐变薄，C项正确；铅蓄电池负极是Pb，正极是PbO2，D项错误。 4.（原电池的组成）某电池的总反应式为Cu＋2Ag＋Cu2＋＋2Ag，该原电池的正确组合是（　　） 选项 A B C D 正极材料 Cu Ag Ag Cu 负极材料 Ag Cu Cu Ag 电解质溶液 AgNO3 AgNO3 CuSO4 CuSO4 A.A B.B C.C D.D 答案　B 解析　根据电池的总反应式Cu＋2Ag＋Cu2＋＋2Ag分析，铜化合价升高，作负极，银离子变为银单质，化合价降低，在正极上反应，而电解液是含银离子的盐溶液即硝酸银溶液，故选B项。 5.（综合应用）根据原电池原理，结合装置图，按要求解答问题： （1）若X为Zn，Y为硫酸铜溶液，则X为　　　　（填电极名称），判断依据是　　　　；铜电极的名称是　　　　，溶液中的Cu2＋移向　　　　（填“Cu”或“X”）电极。 （2）若X为银，Y为硝酸银溶液，则X为　　　　（填电极名称），判断依据是　　　　；铜电极的名称是　　　　，溶液中的Ag＋移向　　　　（填“Cu”或“X”）电极。 （3）若X为Fe，Y为浓硝酸，则Cu为　　　　（填电极名称），铜电极可能观察到的现象是　　　　；X电极的名称是　　　　。 答案　（1）负极　锌的活泼性比铜强（或Zn的还原性比Cu强）正极　Cu　（2）正极　铜的活泼性比银强（或Cu的还原性比Ag强）　负极　X　（3）负极　铜电极逐渐溶解，溶液变蓝正极 学科网（北京）股份有限公司 $$