2021年高考化学一轮复习讲义 第6章 专题突破22 新型电源及电极反应式的书写
展开专题突破22 新型电源及电极反应式的书写
近几年高考中的新型电池种类繁多，“储氢电池”“高铁电池”“海洋电池”“燃料电池”“锂离子电池”等，这些新型电源常以选择题的形式呈现。解答这类考题，首先要理解常见的化学电源种类及原电池的工作原理，其次会判断正负电极或阴阳极，以及会书写电极反应式等。
1．电极反应式书写的一般步骤(类似氧化还原反应方程式的书写)
2．已知总方程式，书写电极反应式
(1)书写步骤
①步骤一：写出电池总反应式，标出电子转移的方向和数目(ne－)。
②步骤二：找出正、负极，失电子的电极为负极；确定溶液的酸碱性。
③步骤三：写电极反应式。
负极反应：还原剂－ne－===氧化产物
正极反应：氧化剂＋ne－===还原产物
(2)书写技巧
若某电极反应式较难写时，可先写出较易的电极反应式，用总反应式减去较易写的电极反应式，即可得出较难写的电极反应式。如：CH3OCH3(二甲醚)酸性燃料电池中：
总反应式：CH3OCH3＋3O2===2CO2＋3H2O
正极：3O2＋12H＋＋12e－===6H2O
负极：CH3OCH3＋3H2O－12e－===2CO2＋12H＋
特别提醒 简单电极反应中转移的电子数，必须与总方程式中转移的电子数相同。
1．我国科学家发明的水溶液锂电池为电动汽车发展扫除了障碍，装置原理如图所示，其中固体薄膜只允许Li＋通过。锂离子电池的总反应为xLi＋Li1－xMn2O4LiMn2O4。下列有关说法错误的是( )
A．放电时，Li＋穿过固体薄膜进入水溶液电解质中
B．放电时，正极反应为Li1－xMn2O4＋xLi＋＋xe－===LiMn2O4
C．充电时，电极b为阳极，发生氧化反应
D．该电池的缺点是存在副反应2Li＋2H2O===2LiOH＋H2↑
答案 D
解析 Li为活泼金属，放电时，发生氧化反应，故电极a为负极，阳离子从负极移向正极，即Li＋穿过固体薄膜进入水溶液电解质中，然后移向电极b，A、B项正确；充电时，电池正极接电源正极，发生氧化反应，是阳极，C项正确；由于固体薄膜只允许Li＋通过，水不能与Li接触，故不存在Li与水的反应，D项错误。
2.硼化钒－空气电池是目前储电能力最高的电池，电池示意图如下图所示，该电池工作时的反应为：4VB2＋11O2===4B2O3＋2V2O5，下列说法正确的是( )
A．电极a是电源负极
B．溶液中的OH－向a极移动
C．电子由VB2极经KOH溶液流向电极a
D．VB2极发生的电极反应为：2VB2＋22OH－－22e－===V2O5＋2B2O3＋11H2O
答案 D
3．我国科技工作者首次提出一种新型的Li＋电池，该电池正极为含有I－、Li＋的水溶液，负极为固态有机聚合物，电解质溶液为LiNO3溶液，聚合物离子交换膜作为隔膜将液态正极和固态负极隔开，其工作原理如图所示。下列有关判断正确的是( )
A．甲是原电池工作原理图，乙是电池充电原理图
B．放电时，液态电解质溶液的颜色加深
C．充电时，Li＋穿过隔膜从右侧移向左侧
D．放电时，负极反应式为
答案 D
解析 “负极为固态有机聚合物”，即固态有机聚合物在负极失电子，电极反应式为
，故乙是原电池工作原理图，A错误、D正确；放电时，正极电极反应式为I＋2e－===3I－，I被还原为I－，液态电解质溶液颜色变浅，B错误；充电过程为电解过程，阳离子从阳极移向阴极，即甲中Li＋从左侧移向右侧，C错误。
4．(1)将燃煤产生的二氧化碳回收利用，可达到低碳排放的目的。下图是通过人工光合作用，以CO2和H2O为原料制备HCOOH和O2的原理示意图。电极b作 极，表面发生的电极反应为 。
(2)浓差电池中的电动势是由于电池中存在浓度差而产生的。某浓差电池的原理如图所示，该电池从浓缩海水中提取LiCl的同时又获得了电能。
①X为 极，Y极反应式为 。
②Y极生成1 mol Cl2时， mol Li＋移向 (填“X”或“Y”)极。
(3)一种以肼(N2H4)为液体燃料的电池装置如图所示。该电池用空气中的氧气作氧化剂，KOH作电解质。
负极反应式为 ；
正极反应式为 。
(4)Mg－AgCl电池是一种能被海水激活的一次性贮备电池，电池反应方程式为2AgCl＋Mg===Mg2＋＋2Ag＋2Cl－。
①负极反应式为 ；
②正极反应式为 。
答案 (1)正 CO2＋2e－＋2H＋===HCOOH
(2)①正 2Cl－－2e－===Cl2↑ ②2 X
(3)N2H4－4e－＋4OH－===N2↑＋4H2O O2＋4e－＋2H2O===4OH－
(4)①Mg－2e－===Mg2＋
②2AgCl＋2e－===2Ag＋2Cl－
解析 (1)从图示可以看出，左侧H2O转变成O2，O元素被氧化，电极a为负极，电极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，H＋通过质子交换膜进入右侧发生反应，右侧通入的CO2转变成HCOOH，C元素被还原，电极b为正极，电极反应式为CO2＋2e－＋2H＋===HCOOH。(2)根据装置可知生成H2的电极为正极，生成Cl2的电极为负极。(3)根据装置可知N2H4→N2为氧化反应，在负极上发生反应。
