2019学年高二化学选修四同步练习：专题讲座(3) 判断原电池的正、负极及电极反应式的书写

专题讲座(三) 判断原电池的正、负极及电极反应式的书写

1．判断原电池的正、负极。

(1)由组成原电池的两极电极材料判断。一般是活泼性较强的金属为负极，活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极(注：一定要注意实际情况，如：Mg —Al —NaOH ，Al 才是负极；Al —Cu —浓硝酸，Cu 才是负极)。

(2)根据电流方向或电子流动方向判断。电流是由正极流向负极；电子流动方向是由负极流向正极。

(3)根据原电池里电解质溶液内离子的定向流动方向判断。在原电池的电解质溶液内，阳离子移向的极是正极，阴离子移向的极是负极。

(4)根据原电池两极发生的变化来判断。原电池的负极总是失电子发生氧化反应(负失氧)，其正极总是得电子发生还原反应(正得还)。

(5)根据原电池的两极发生的现象判断。溶解或质量减轻的电极为负极，电极增重(有金属析出)或有气泡放出的一极为正极(此规则具有相当的局限性，可用于一些非常规的原电池的电极判定，如Al —Cu —稀硫酸，但不适用于目前许多的新型燃料电池的电极的判定)。 学习中常犯的错误是原电池正负极的判断，不一定是较活泼的金属一定作负极，而要看是否发生氧化反应。如：铁、铜和浓硝酸组成的原电池，虽然铁的活泼性比较强，但不能与浓硝酸反应，而铜可以，因此铜作负极，铁作正极。

2．电极反应式的书写。

(1)一般电极反应式的书写。

(2)复杂电极反应式的书写。 复杂电极反应式＝总反应式－较简单一极的电极反应式

如书写CH 4在酸性燃料电池中

总反应式为：CH 4＋2O 2===CO 2＋2H 2O

正极反应式：2O2＋8H＋＋8e－===4H2O

负极反应式：CH4＋2H2O－8e－===CO2＋8H＋

(3)注意问题。

①书写电极方程式时一定要考虑电解质溶液的酸碱性，如氢氧燃料电池，在酸性溶液中，负极反应：H2－2e－===2H＋；在碱性溶液中负极反应为：2H2＋4OH－－4e－===2H2O。

②原电池中正、负极电极反应式，对于强弱电解质的书写形式，一般要求与离子方程式相同。

(4)题目给定总反应式。

①分析化合价，确定电极反应物与产物，按照负极发生氧化反应，正极发生还原反应的原理，写出正、负电极的反应物与产物。

②在反应式的左边写出得失电子数，使得失电子守恒。

③根据质量守恒配平电极反应式。

[练习]________________________________________

1．一种燃料电池中发生的化学反应为在酸性溶液中甲醇与氧气作用生成水和二氧化碳。该电池负极发生的反应是( )

A．CH3OH(g)＋O2(g)===H2O(l)＋CO2(g)＋2H＋(aq)＋2e－

B．O2(g)＋4H＋(aq)＋4e－===2H2O (l)

C．CH3OH(g)＋H2O(l)－6e－===CO2(g)＋6H＋(aq)

D．O2(g)＋2H2O(l)＋4e－===4OH－

解析：燃料电池中，负极燃料失电子发生氧化反应，正极氧气得电子发生还原反应，即负极反应中不可能有氧气参与。

答案：C

2．固体氧化物燃料电池是以固体氧化锆—氧化钇为电解质，这种固体电解质在高温下允许氧离子(O2－)在其间通过。该电池的工作原理如下图所示，其中多孔电极a、b均不参与电极反应。下列判断正确的是( )

A．有O2参加反应的a极为电池的负极

B．b极的电极反应式为H2－2e－＋O2－===H2O

C．a极对应的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－

D ．该电池的总反应式为2H 2＋O 2===2H 2O

解析：因为电子从b 电极流向a 电极，所以b 电极为负极，H 2在该极发生氧化反应；a 电极为正极，O 2在该极发生还原反应。由此推断该原电池的负极反应为H 2－2e －＝2H ＋，正极电极

反应式为12

O 2＋2e －＝O 2－，则电池总反应式为2H 2＋O 2===2H 2O 。 答案：D

3．天津是我国研发和生产锂离子电池的重要基地。锂离子电池正极材料是含锂的二氧化钴(LiCoO 2)，充电时LiCoO 2中Li 被氧化，Li ＋迁移并以原子形式嵌入电池负极材料碳(C 6)中，

以LiC 6表示。电池反应为LiCoO 2＋C 6

充电

放电

CoO 2＋LiC 6，下列说法正确的是( )

A ．充电时，电池的负极反应为LiC 6－e －===Li ＋＋C 6

B ．放电时，电池的正极反应为CoO 2＋Li ＋＋e －===LiCoO 2

C ．羧酸、醇等含活泼氢的有机物可用作锂离子电池的电解质

D ．锂离子电池的比能量(单位质量释放的能量)低

解析：充电时，Li 被氧化，电池负极反应为C 6＋Li ＋＋e －===CiC 6，故A 项错误；由于Li 为活泼金属，可与羧酸、醇等物质反应，故C 项错误；由于Li 的摩尔质量较小，所以锂电池的比能量应较高，故D 项错误。

答案：B

4．(1)我国首创的海洋电池以铝板为负极，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 ＋3O 2＋6H 2O===4Al(OH)3，该电池的负极反应式：______________；

正极反应式：__________________________________________。 (2)

如图所示，A 为铜片，B 为铁片，溶液为FeCl 3。则铜片作______极(填“正”或“负”) 正极反应式：__________________________________________；

负极反应式：__________________________________________。

解析：(1)根据反应方程式知，正极为O 2发生还原反应生成

OH －，负极为Al ，负极失电子发生氧化反应生成Al 3＋。

(2)根据正、负极材料的活泼性知，铁片作负极，铜片作正极；正极上Fe 3＋得电子生成Fe 2＋。

答案：(1)4Al－12e－===4Al3＋

3O2＋6H2O＋12e－===12OH－

(2)正 2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋ Fe－2e－===Fe2＋

5．如图所示，试回答下列问题：

(1)电解质溶液为稀H2SO4时，则负极为________，负极电极反应式为_________________________________________________

____________________________________________________。

(2)电解质溶液为NaOH时，则负极为________，负极电极反应式为_____________________________________________________。

答案：(1)镁(Mg) Mg－2e－===Mg2＋

(2)铝(Al) Al－3e－＋4OH－===[Al(OH)4]－