电化学基础考题分析与解题方法

第1页共8页《电化学基础》考题分析与解题方法1、几类必会的原电池反应方程式及电极方程式（1）碱性锌锰干电池：负极：Zn—2e－＋2OH—＝Zn(OH)2正极：2MnO2＋2H2O＋2e－＝2MnOOH＋2OH－（或2MnO2＋H2O＋2e－＝Mn2O3＋2OH－）电池总反应为：Zn+2MnO2+2H2O＝Zn(OH)2+2MnOOH或：Zn+2MnO2+H2O＝Zn(OH)2+Mn2O3（2）铅蓄电池：负极：Pb—2e－＋2SO42—＝PbSO4正极：PbO2+2e—+4H++SO42—＝PbSO4+2H2O电池总反应为：Pb＋PbO2+2H2SO4放电充电2PbSO4+2H2O（3）各种二次充电电池：根据“可逆”方程式中的“充电和放电”方向判断原电池的正、负极和电解池的阴、阳极，写出各极方程式。例1.LiFePO4电池具有稳定性高、安全、对环境友好等优点，可用于电动汽车。电池反应为：FePO4+Li放电充电LiFePO4，电池的正极材料是LiFePO4，负极材料是石墨，含Li+导电固体为电解质。下列有关LiFePO4电池说法正确的是A.可加入硫酸以提高电解质的导电性B放电时电池内部Li+向负极移动.C.充电过程中，电池正极材料的质量减少D.放电时电池正极反应为：FePO4+Li++e-＝LiFePO4例2.镍镉（Ni-Cd）可充电电池在现代生活中有广泛应用。已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液，其充、放电按下式进行：Cd+2NiOOH+2H2O放电充电Cd(OH)2+2Ni(OH)2有关该电池的说法正确的是A．充电时阳极反应：Ni(OH)2－e—+OH-==NiOOH+H2OB．充电过程是化学能转化为电能的过程C．放电时负极附近溶液的碱性不变D．放电时电解质溶液中的OH-向正极移动（4）各种燃料电池：根据电解质溶液的性质（酸性、碱性、中性或熔融盐）及两极反应物的性质写出电极方程式。例1．据报道，我国拥有完全自主知识产权的氢氧燃料电池车已在北京奥运会期间为运动员提供了优质服务。某种氢氧燃料电池的电解液为KOH溶液，下列有关叙述不正确．．．的是A.正极反应式为：O2+2H2O+4e－=4OH－B.工作一段时间后，电解液中KOH的物质的量不变C.该燃料电池的总反应方程式为：2H2+O2=2H2OD.用该电池电解CuCl2溶液，产生2.24LCl2(标准状况)时，有0.1mol电子转移例2．新型的质子交换膜燃料电池——甲醇燃料电池，在固定电站、电动车、军用特种电源、载人的公共汽车和奔驰轿车上等方面都有广阔的应用前景。其工作原理如图所示。写出有关电极方程式。【答案】总反应2CH3OH+3O2＝2CO2+4H2O，负极反应式为：2CH3OH+2H2O=2CO2+12H++12e-；正极反应式为：3O2+12e-+12H+＝6H2O（H+可自由移动）。2、原电池、电解池电极方程式的书写方法①确定正、负极或阴、阳极放电微粒（不一定是电极材料，得失电子均可称为“放电”，也可根据题中所给的总方程式判断）。②写电极方程式：负、阳极放电微粒失电子，正、阴极放电微粒得电子。③如果放电后所得的微粒还可以与电解液发生离子反应，则电极方程式中还要有电解液中的粒子参加反应。④正、负极或阴、阳极电极方程式电子数可配成等同的最小公倍数，也可不用等同。⑤也可根据题中所给的总方程式和先写出来一极方程式相减得到另一极方程式（？）。⑥如果由．水电离出来的．．．．．．H．+．或．OH．．—．在电极上放电．．．．．．，则此电极方程式可以写H+或OH—放电，也可写H2O放电。例如：（1）电解饱和食盐水：阴极：2H++2e—=H2↑或写成H2O+2e—=H2↑+2OH—；（2）电解CuSO4溶液：阳极：4OH——4e—=2H2O+O2↑或写成2H2O—4e—=O2↑+4H+。第2页共8页⑦知道阴或阳离子交换膜的作用与原理：阴（阳）离子交换膜只允许阴（阳）离子自由通过，不允许阳（阴）离子和分子通过。例1．（09年江苏化学·12）以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如图所示。关于该电池的叙述正确的是A．该电池能够在高温下工作B．电池的负极反应为：C6H12O6＋6H2O－24e－=6CO2↑＋24H＋C．放电过程中，H＋从正极区向负极区迁移D．在电池反应中，每消耗1mol氧气，理论上能生成标准状况下CO2气体22.46L3、燃料电池的试题类型和解题方法(1)燃料电池在放电时发生的总反应和燃料燃烧时的总反应实质相同，但反应方程式不一定相同。如：甲烷碱性燃料电池总反应和燃烧反应方程式：CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O（酸性介质时相同）；CH4+2O2CO2+2H2O(2)一般是由O2作氧化剂，可燃物为还原剂。所以可燃物为负极反应物，发生氧化反应，O2为正极反应物，发生还原反应。(3)燃料电池铂电极的作用：吸附燃料气和催化燃料气的反应(4)O2在正极放电的电极方程式写法：①酸性介质：O2+4e—+4H+==2H2O②碱性或中性介质：O2+4e—+2H2O==4OH—③固体氧化物熔融传导O2—：O2+4e—==2O2—④熔融碳酸盐：负极O2+4e—+CO2==CO32—（O2—与CO2反应）例1．氢氧燃料电池的突出优点是把化学能直接转化为电能，而不经过热能中间形式。以KOH为电解质发生的反应为：2H2+O2==2H2O。⑴电极反应式分别为：负极，正极。⑵如把KOH改为稀H2SO4作导电物质，则电极反应式为、。⑶如把H2改为甲烷，KOH作导电物质，则电极反应式为、。如果用稀H2SO4作导电物质，则电极反应式为、。答案：⑴碱性介质：负极：2H2+4OH-－4e-=4H2O正极：O2+2H2O+4e-＝4OH-⑵酸性介质：负极：2H2－4e-=4H+正极：O2+4H++4e-＝2H2O。⑶碱性介质：负极：CH4+10OH-－8e－=CO32-+7H2O正极：O2+2H2O+4e-＝4OH-。酸性介质：负极：CH4+2H2O－8e-=CO2+8H+正极：O2+4H++4e-＝2H2O。例2．一种新型燃料电池，一极通入空气，另一极通入丁烷气体；电解质是掺杂氧化钇（Y2O3）的氧化锆（ZrO2）晶体，在熔融状态下能传导O2—。下列对该燃料电池说法正确的是A.在熔融电解质中，O2—由负极移向正极B.电池的总反应是：2C4H10+13O2==8CO2+10H2OC.通入空气的一极是正极，电极反应为：O2+4e—=2O2—D.通入丁烷的一极是正极，电极反应为：C4H10+26e—+13O2—==4CO2+5H2O例3．（2000年理科高考综合卷26题）熔融盐燃料电池具有高的发电效率,因而受到重视,可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混和物作电解质,CO为负极燃气，空气与CO2的混和气为正极助燃气，制得在650℃下工作的燃料电池。完成有关电极及电池方程式负极：2CO+2CO32-—4e—==4CO2正极：总反应式答案：负极：2CO＋2CO32-—4e－==4CO2正极：O2＋4e-＋2CO2＝2CO32-总电池反应式：2CO＋O2＝2CO24、钢铁腐蚀的类型及其原理——析氢腐蚀和吸氧腐蚀析氢腐蚀※吸氧腐蚀条件水膜酸性较强水膜呈弱酸性、中性或碱性正极反应2H2O+2e—==H2↑+2OH—O2+2H2O+4e—==4OH—负极反应Fe—2e—==Fe2+总式：2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2第3页共8页4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3P87【科学探究】牺牲阳极的阴极保护法实验中，用K3[Fe(CN)6]（铁氰化钾）溶液检验Fe2+的有关现象（蓝色沉淀）反应方程式：2[Fe(CN)6]3—+3Fe2+=Fe3[Fe(CN)6]2（铁氰化亚铁）。例1．（09北京卷6）下列叙述不正确．．．的是A．铁表面镀锌，铁作阳极B．船底镶嵌锌块，锌作负极，以防船体被腐蚀C．钢铁吸氧腐蚀的正极反应：2H2O+O2+4e—==4OH—D．工业上电解饱和和食盐水的阳极反应：2Cl——2e—=Cl2↑5、电解池放电顺序：电解过程中阴、阳两极上离子的放电顺序：当阳极是惰性电极时，几种阴离子的放电顺序可依据常例为：Cl—＞OH—＞SO42—；当阳极是活性电极（易失电子的金属）时，放电顺序应为：金属（电极）＞Cl—＞OH—＞SO42—。在阴极，阳离子的放电顺序一般是：按金属活动顺序，越不活泼金属，其阳离子越容易被还原（Ag+Fe3+Cu2+H+Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+）（注意：阳极：Fe—2e—=Fe2+；阴极：Fe3++e—=Fe2+），而铝以前的金属均不可能在水溶液中被还原。要特别注意：教学中不要把阴、阳离子在电极上的放电顺序绝对化。因为阴、阳离子在两极上的放电情况比较复杂，与离子性质、溶液浓度、电流密度和电极材料等都有关系。2、几个必会和熟记的电解反应方程式及电极方程式①电解CuCl2溶液：CuCl2电解Cu+Cl2↑②电解熔融MgCl2：MgCl2（熔融）电解Mg+Cl2↑③电解熔融NaCl：NaCl（熔融）电解2Na+Cl2↑④电解饱和NaCl溶液（饱和食盐水）：2NaCl（饱和）+2H2O电解2NaOH+H2↑+Cl2↑⑤电解CuSO4溶液：2CuSO4+2H2O电解2Cu+O2↑+2H2SO4⑥电解AgNO3溶液：4AgNO3+2H2O电解4Ag+O2↑+4HNO3⑦电解熔融氧化铝：2Al2O3（熔融）4Al+3O2↑例1．用两支惰性电极插入CuSO4溶液中，通电电解，当有1×10－3mol的OH－放电时，溶液显浅蓝色，则下列叙述正确的是()A．阳极上析出5.6mLO2(标准状况)B．阴极上析出32mgCuC．阴极上析出11.2mLH2(标准状况)D．阳极和阴极质量都无变化6、电化学有关计算方法——紧紧依靠下列两个守恒关系以及pH换算：（1）（溶液中离子）电荷守恒（2）（两极）电子守恒例1.用惰性电极电解M（NO3）x的水溶液，当阴极上增重ag时，在阳极上同时产生bL氧气（标准状况）：从而可知M的原子量为（）A.22.4ax/bB.11.2ax/bC.5.6ax/bD.2.5ax/b例2．设NA为阿伏伽德罗常数的值，下列叙述中正确的是（）A、lmolO2－含有的电子数为17NAB、电解饱和食盐水时，阳极上生成1mol气体时转移的电子数为2NAC、常温常压下，32g18O2中所含的中子数为20NAD、工业上铜的电解精炼时电解池中每转移1mol电子时阳极上溶解的铜等于0.5NA7、各种电池优、缺点评价：(优点)（1）比能量大（单位体积或质量所能输出电能的多少）：碱性锌锰干电池、锂电池、银锌电池（2）可储存的时间长：碱性锌锰干电池、锂电池、银锌电池、铅蓄电池（3）电压稳定，电流持续：碱性锌锰干电池、锂电池、银锌电池、铅蓄电池（4）废弃电池无污染：燃料电池燃料电池能量转化率高，废弃物污染小，电压稳定，电流持续。第4页共8页四、题型示例【附件1】——原电池原理基本原理1．（08年广东化学·5）用铜片、银片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥（装有琼脂-KNO3的U型管）构成一个原电池。以下有关该原电池的叙述正确的是①在外电路中，电流由铜电极流向银电极②正极反应为：Ag++e-=Ag③实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作④将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同A．①②B．②③C．②④D．③④2.（2007海南·14）依据氧化还原反应：2Ag+（aq）+Cu（s）==Cu2+（aq）+2Ag（s）设计的原电池如图所示。请回答下列问题：（1）电极X的材料是；电解质溶液Y是；（2）银电极为电池的极，发生的电极反应为；X电极上发生的电极反应为；（3）外电路中的电子是从电极流向电极。3．（07年宁夏理综·26）（14分）（1）将锌片和银片浸入稀硫酸中组成原电池，两电极间连接一个电流计。锌片上发生的电极反应：；银片上发生的电极反应：。（2）若该电池中两电极的总质量为60g，工作一段时间后，取出锌片和银片洗净干燥后称重，总质量为47g