高中化学复习知识点原电池电极反应式书写.docx
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高中化学复习知识点原电池电极反应式书写
高中化学复习知识点:
原电池电极反应式书写
一、单选题
1.某化学小组设计“全氢电池”如图中甲池(其中a、b为多孔石墨电极),拟用该电池电解处理生活污水,达到絮凝净化的目的。
其工作原理示意图:
闭合K工作过程中,下列分析错误的是
A.甲池中a极反应为:
H2-2e-+2OH-=2H2O
B.乙池中Fe电极区附近pH增大
C.一段时间后,乙池的两极间出现污染物颗粒沉降现象
D.如果Al电极上附着较多白色物质,甲池中Na+经过交换膜速率定会加快
2.锂(Li)-空气电池的工作原理如图所示。
下列说法不正确的是()
A.金属锂作负极,发生氧化反应
B.Li+通过有机电解质向水溶液处移动
C.正极的电极反应:
O2+4e-=2O2-
D.电池总反应:
4Li+O2+2H2O=4LiOH
3.据报导,我国已研制出“可充室温钠----二氧化碳电池”,电极材料为钠金属片和碳纳米管,电解液为高氯酸钠四甘醇二甲醚,电池总反应式为4Na+3CO2
2Na2CO3+C,生成的固体Na2CO3、沉积在碳纳米管上。
下列叙述不正确的是()
A.放电时钠金属片发生氧化反应
B.放电时吸收CO2,充电时释放CO2
C.放电时Na+向碳纳米管移动
D.放电时正极的电极反应式为2Na-2e-+CO32-=Na2CO3
4.如图是甲醇燃料电池的结构示意图。
电池总反应为:
2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O。
下列说法正确的是()
A.左电极为电池的负极,a处通入的物质是空气
B.右电极为电池的负极,b处通入的物质是甲醇
C.正极反应式为:
O2+2H2O-4e-=4OH-
D.负极反应式为:
CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+
5.大功率Al-H2O2动力电池(如图),下列说法不正确的是
A.H2O2在碳电极上发生还原反应
B.碳电极附近溶液的pH增大
C.溶液中OH-向负极移动
D.负极反应式为Al-3e-+3OH-=Al(OH)3↓
6.水锂电池是当今锂电池研发的前沿和方向之一,安全性能高,离子导电率高,且成本低。
如图是一种水锂电池的工作原理。
下列有关说法正确的是()
A.装置中的固体电解质的作用是传导电子
B.石墨电极的电极反应式为
C.锂电极为电池正极
D.产生标准状况下1.12LH2时,正极消耗0.7gLi
7.如图为某课外小组自制的氢氧燃料电池,a、b均为石墨。
下列叙述不正确的是()
A.a电极是负极,该电极上发生氧化反应
B.总反应方程式为2H2+O2=2H2O
C.b极反应是O2+4H++4e‾=4H2O
D.氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色能源
8.我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的
二次电池.将
溶于有机溶剂作为电解液,钠和负载碳纳米管的镍网分别作为电极材料,电池的总反应为:
。
下列说法错误的是()
A.放电时,
向负极移动
B.放电时,
向正极移动
C.放电时,正极反应为:
D.放电时,正极反应为:
9.一种可充电锂空气电池如图所示。
当电池放电时,O2与Li+在多孔碳材料电极处生成Li2O2-x(x=0或1)。
下列说法正确的是()
A.放电时,多孔碳材料电极为负极
B.放电时,外电路电子由多孔碳材料电极流向锂电极
C.放电时,电解质溶液中Li+向锂电极迁移
D.放电时,电池总反应为2Li+(1-
)O2=Li2O2-x
10.为提升电池循环效率和稳定性,科学家近期利用三维多孔海绵状Zn(3D-Zn)可以高效沉积ZnO的特点,设计了采用强碱性电解质的3D-Zn-NiOOH二次电池,结构如图所示。
电池反应为Zn(s)+2NiOOH(s)+H2O(l)
ZnO(s)+2Ni(OH)2(s)。
下列说法错误的是()
A.三维多孔海绵状Zn具有较高的表面积,所沉积的ZnO分散度高
B.放电时正极反应为NiOOH(s)+H2O(l)+e-=Ni(OH)2(s)+OH-(aq)
C.放电时负极反应为Zn(s)+2OH-(aq)-2e-=ZnO(s)+H2O(l)
D.放电过程中OH-通过隔膜从负极区移向正极区
二、综合题
11.酸性锌锰干电池是一种一次性电池,外壳为金属锌,中间是碳棒,其周围是由碳粉、MnO2、ZnCl2和NH4Cl等组成的糊状填充物。
该电池放电过程产生MnOOH。
回收处理该废电池可得到多种化工原料。
有关数据如下表示:
溶解度/(g/100g水)
温度/℃
化合物
0
20
40
60
80
100
NH4Cl
29.3
37.2
45.8
55.3
65.6
77.3
ZnCl2
343
395
452
488
541
614
回答下列问题:
(1)该电池的正极反应式为___,电池反应的离子方程式为___。
(2)废电池糊状填充物加水处理后,过滤,滤液中主要有ZnCl2和NH4Cl,二者可通过___分离回收;滤渣的主要成分是MnO2、___和___,欲从中得到较纯的MnO2,最简便的方法为___,其原理是___。
12.减排是各个国家都在努力为之的事,
和
的处理是许多科学家都在着力研究的重点。
有学者想以如图所示装置利用原电池原理将
、
转化为重要的化工原料。
(1)若A为
,B为
,C为
,电池总反应方程式为
,则正极的电极反应式为________。
(2)若A为
,B为
,C为
,则负极的电极反应式为_________,电池的总反应方程式为___________。
参考答案
1.D
【解析】
【分析】
根据此装置电解处理生活污水可知,甲池为原电池,乙为电解池,a为负极,b为正极,铁为阴极,铝为阳极,a极反应为:
H2-2e-+2OH-=2H2O,b极反应为2H++2e-=H2↑,总的电极反应为H++OH-=H2O,利用甲池产生的电流电解乙池,乙池中,铝为阳极,铁为阴极,阳极反应为:
Al-3e-=Al3+,阴极反应为2H++2e-=H2↑由此分析。
【详解】
A.甲池为原电池,a为负极,a极通入氢气,氢气在负极上失去电子生成氢离子,结合氢氧根离子生成水,电极反应为H2-2e-+2OH-=2H2O,故A正确;
B.乙池中,铁作阴极,电极反应为:
2H++2e-=H2↑,溶液中氢离子的浓度减小,氢氧根离子的溶度相对增大,pH增大,故B正确;
C.乙为电解池,铝为阳极,铁为阴极,阳极反应为:
Al-3e-=Al3+,阴极反应为2H++2e-=H2↑,溶液中的氢离子的浓度减小,氢氧根离子向阳极移动,在阳极结合铝离子生成氢氧化铝胶体,吸附污染物颗粒一起沉降,在阴极,一段时间后,铝离子向阴极移动,铝离子可以在溶液中形成氢氧化铝胶体,吸附水中的污染物颗粒一起沉降,故C正确;
D.如果Al电极上附着较多白色物质,白导致色物质为氢氧化铝,阻止了铝电极继续放电,导致导线中电荷的数目减小,甲池中Na+经过交换膜速率定会减慢,故D错误;
答案选D。
2.C
【解析】
【分析】
【详解】
A.在锂空气电池中,锂失电子作负极,A正确;
B.Li在负极失电子生成Li+,Li+向正极移动,即通过有机电解质向水溶液处移动,B正确;
C.正极区是电解质的水溶液,正极上O2得电子生成OH-,则电极方程式为O2+4e-+2H2O=4OH-,C错误;
D.负极反应式为Li-e-=Li+,正极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-,所以电池反应式为4Li+O2+2H2O=4LiOH,D正确;
故合理选项是C。
3.D
【解析】
【分析】
由4Na+3CO2
2Na2CO3+C可知,放电为原电池反应,Na为负极失去电子,正极上C得到电子;充电为电解池,阳极与正极相连,阳极失去电子发生氧化反应,以此来解答。
【详解】
A.放电时钠金属片作负极,失去电子发生氧化反应,A正确;
B.放电时二氧化碳中的碳得电子生成单质碳,部分二氧化碳结合氧负离子产生碳酸根离子,充电时碳失去电子生成二氧化碳,所以放电时吸收CO2,充电时释放CO2,B正确;
C.放电时Na+向正极碳纳米管移动,C正确;
D.放电时的负极反应为Na-e-=Na+,D错误;
故合理选项是D。
【点睛】
本题考查原电池及电解池,把握电极判断、电极反应、工作原理为解答的关键,侧重考查分析与应用能力,注意电化学知识的应用。
4.D
【解析】
【分析】
【详解】
A.根据电子移动方向可知:
左电极是电池的负极,负极上投放燃料甲醇,甲醇在负极上失电子发生氧化反应,故A错误;
B.根据电子移动方向可知:
右电极为电池的正极,b处通入的物质是空气,故B错误;
C.酸性条件下,正极反应式为:
O2+4H++4e-=2H2O,故C错误;
D.负极上投放燃料甲醇,甲醇在负极上失电子生成二氧化碳,负极反应式为:
CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+,故D正确;
故答案:
D。
【点睛】
通过电子的移动方向知,左半极为负极,右半极为正极;燃料电池中,负极上投放燃料,燃料在负极上失电子发生氧化反应;正极上投放氧化剂氧化剂,在正极上得电子发生还原反应。
5.D
【解析】
【分析】
该原电池中,Al易失电子作负极、C作正极,负极反应式为Al-3e-+4OH-=2H2O+AlO2-,正极反应式为H2O2+2e-=2OH-,得失电子相等条件下正负极电极反应式相加得到电池反应式2Al+3H2O2+2OH-=2AlO2-+4H2O,放电时,电解质溶液中阴离子向负极移动,据此分析解答。
【详解】
A.该原电池中H2O2得电子发生还原反应,故A正确;
B碳电极附近溶液的H2O2+2e-=2OH-,生成OH-,故pH增大.故B正确;
C.Al是负极,放电时电解质中阴离子向负极移动,所以OH-从碳纤维电极透过离子交换膜移向Al电极,故C正确;
D.负极反应式为Al-3e-+4OH-=2H2O+AlO2-,故D错误;
故选D.
【点睛】
本题考查化学电源新型电池,明确原电池原理即可解答,难点是电极及电池反应式的书写,要结合电解质溶液书写,为学习难点.
6.B
【解析】
【分析】
由水锂电池的工作原理图可知,锂电极失电子变成Li+,故为负极;石墨电极一侧H2O得电子生成氢气,为正极,据此分析。
【详解】
A.电子沿导线输送,固体电解质传导的是离子,故A错误;
B.石墨为正极,
得电子生成
,故B正确;
C.锂电极是电池负极,故C错误;
D.产生标准状况下
时,负极消耗0.7gLi,故D错误;
故答案选B。
【点睛】
分析有关原电池的题目时,首先要找出原电池的正负极,可以从得失电子或电解质中阴阳离子的定向移动等方面进行分析,进而得出相应结论。
7.C
【解析】试题分析:
由图可知,氢氧燃料电池中通入氢气的电极为负极、通入氧气的电极为正极。
A.a电极是负极,该电极上发生氧化反应,A正确;B.总反应方程式为2H2+O2=2H2O,B正确;C.b极反应是O2+2H2O+4e‾=4OH‾,C不正确;D.氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色能源,D正确。
本题选C。
8.D
【解析】
【分析】
【详解】
电池放电时为原电池,由电池的总反应
,Na为负极,Ni为正极,则:
A.放电时,阴离子向负极移动,
向负极移动,故A正确;
B.放电时,阳离子向正极移动,
向正极移动,故B正确;
C.放电时,正极上
得电子被还原生成单质C,即电极反应式为
,故C正确;
D.放电时,正极反应为:
,故D错误;
故答案选D。
9.D
【解析】
【分析】
【详解】
A.根据电池工作原理,多孔碳材料吸附O2,O2在此获得电子,所以多孔碳材料电极为电池的正极,故A错误;
B.放电时电子从负极(锂电极)流出,通过外电路流向正极(多孔碳材料电极),故B错误;
C.Li+带正电荷,放电时,应该向原电池的正极(多孔碳材料电极)迁移,故C错误;
D.放电时,负极锂单质被氧化成离子,正极氧气被还原成,电池总反应为2Li+(1-
)O2=Li2O2-x,故D正确;
故答案为D。
10.D
【解析】
【分析】
【详解】
A.该电池采用的三维多孔海绵状Zn具有较大的表面积,可以高效沉积ZnO,且所沉积的ZnO分散度高,故A正确;
B.放电时NiOOH在正极得电子发生还原反应生成Ni(OH)2,其电极反应式为NiOOH(s)+H2O(l)+e-=Ni(OH)2(s)+OH-(aq),故B正确;
C.放电时
在负极发生氧化反应生成ZnO,电极反应式为Zn(s)+2OH-(aq)-2e-=ZnO(s)+H2O(l),故C正确;
D.电池放电过程中,OH-等阴离子通过隔膜从正极区移向负极区,故D错误;
故答案为D。
11.MnO2+H++e-=MnOOH2MnO2+Zn+H+=2MnOOH+Zn2+加热浓缩、冷却结晶碳粉MnOOH空气中加热碳粉转变为CO2,MnOOH氧化为MnO2
【解析】
【分析】
(1)该电池为酸性电池,正极为碳棒,MnO2得电子发生还原反应;电池中,Zn与MnO2在酸性条件下发生反应,生成Zn2+和MnOOH。
(2)由表格数据可看出,相同温度下ZnCl2的溶解度远大于NH4Cl,故采用降温结晶法分离;不溶于水的物质便为滤渣的主要成分;欲从中得到较纯的MnO2,可采用燃烧法去除杂质。
【详解】
(1)该电池为酸性电池,正极为碳棒,MnO2得电子发生还原反应,电极反应式为MnO2+H++e-=MnOOH;电池中,Zn与MnO2在酸性条件下发生反应,生成Zn2+和MnOOH,电池反应的离子方程式为2MnO2+Zn+H+=2MnOOH+Zn2+。
答案为:
MnO2+H++e-=MnOOH;2MnO2+Zn+H+=2MnOOH+Zn2+;
(2)由表格数据可看出,相同温度下ZnCl2的溶解度远远大于NH4Cl,故可采用加热浓缩、冷却结晶的方法将二者分离;滤渣的主要成分是MnO2、碳粉和MnOOH;欲从中得到较纯的MnO2,则需去除碳粉和MnOOH,最简便的方法是在空气中加热,其原理是碳粉转变为CO2,MnOOH氧化为MnO2。
答案为:
加热浓缩、冷却结晶;碳粉;MnOOH;空气中加热;碳粉转变为CO2,MnOOH氧化为MnO2。
【点睛】
从溶液中提取溶质,由于溶液为不饱和溶液,所以通常都采用蒸发浓缩、降温结晶的方法提取溶质。
12.
【解析】
【分析】
根据原电池工作原理进行分析解答。
燃料电池的燃料做负极发生氧化反应,氧气做正极发生还原反应,注意电解质溶液对电极反应式的影响。
【详解】
(1)
在负极失去电子,酸性条件下该电池负极的电极反应式为
;
在正极得到电子,一分子
得到6个电子,转化为
,故可得正极的电极反应式为
,故答案:
;
(2)SO2在负极失去电子,可得负极的电极反应式为
。
在正极获得电子,可得正极的电极反应式为
,使正、负极得失电子总数相等并将正、负极电极反应式相加,可得电池的总反应方程式为
故答案:
;
。
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