1.知识的迁移实现陌生装置的解读:
(1)铜-锌-H2SO4构成的原电池
①负极反应:____________________________;
②正极反应:____________________________;
③总反应:______________________________。
(2)氢氧燃料电池
①电解质是KOH溶液(碱性电解质)
负极反应:______________________________;
正极反应:______________________________;
总反应:________________________________。
②电解质是H2SO4溶液(酸性电解质)
负极反应:_______________________________;
正极反应:_______________________________;
总反应:_________________________________。
③电解质是熔融碳酸盐
负极反应:________________________________;
正极反应:________________________________;
总反应:__________________________________。
④电解质是熔融氧化物
负极反应:_________________________________;
正极反应:________________________________;
总反应:__________________________________。
答案:
(1)①Zn-2e-===Zn2+
②2H++2e-===H2↑
③Zn+2H+===Zn2++H2↑
(2)
①2H2-4e-+4OH-===4H2O
O2+2H2O+4e-===4OH-
2H2+O2===2H2O
②2H2-4e-===4H+
O2+4H++4e-===2H2O
2H2+O2===2H2O
③H2-2e-+CO32-===H2O+CO2 ↑
O2+4e-+2CO2===2CO32-
2H2+O2===2H2O
④H2-2e-+O2-===H2O
O2+4e-===2O2-
2H2+O2===2H2O
3.常见电解池电极反应式(电极材料为石墨)
(1)活泼金属的无氧酸盐溶液,以NaCl溶液为例,写电极反应式
①阴极:_________________________________;
②阳极:_________________________________;
③总反应式:_____________________________。
(2)不活泼金属的含氧酸盐溶液,以CuSO4溶液为例,写电极反应式
①阴极:__________________________________;
②阳极:__________________________________;
③总反应式:______________________________。
(3)不活泼金属的无氧酸盐溶液,以CuCl2溶液为例,写电极反应式
①阳极:_________________________________;
②阴极:_________________________________;
③总反应式:_____________________________。
放电顺序
(1)阴极:阳离子放电顺序:Ag+>Fe3+>Cu2+>H+(酸)>Fe2+>Zn2+>H+(水)>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+。
(2)阳极:活泼电极>S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根离子。
答案:
(1)①2H++2e-===H2↑
②2Cl--2e-===Cl2↑
③2NaCl+2H2O电解=====2NaOH+H2↑+Cl2↑
(2)①2Cu2++4e-===2Cu
②4OH--4e-===2H2O+O2↑
③2CuSO4+2H2O电解=====2Cu+2H2SO4+O2↑
(3)①2Cl--2e-===Cl2↑
②Cu2++2e-===Cu
③CuCl2电解=====Cu+Cl2↑
4.常见可逆电池的电极反应式(铅蓄电池)
放电时:
负极:Pb-2e-+SO42-=PbSO4
正极:PbO2+2e–+SO42-+4H+=PbSO4+2H2O
充电时:
阴极:PbSO4+2e–=Pb+SO42-
阳极:PbSO4+2H2O-2e–=PbO2+SO42-+4H+
特征:充电时的阴极就是放电时的负极。
5.离子交换膜
离子交换膜在氯碱工业中的作用:
(1)避免Cl2接触NaOH溶液会反应,使产品不纯,Cl2 +2 NaOH =NaCl + NaClO + H2O
(2)避免生成物H2和Cl2混合,而导致遇火或遇强光爆炸
例1、锂铜空气燃料电池容量高、成本低,具有广阔的发展前景。该电池通过一种复杂的铜腐蚀“现象”产生电力,其中放电过程为2Li+Cu2O+H2O===2Cu+2Li++2OH-, 下列说法不正确的是( )
A.放电时,正极的电极反应式为Cu2O+H2O+2e-===2OH-+2Cu
B.放电时,电子透过固体电解质向Li极移动
C.通空气时,铜被腐蚀,表面产生Cu2O
D.整个反应过程中,氧化剂为O2
【答案】B
【解析】放电过程为2Li+Cu2O+H2O===2Cu+2Li++2OH-,正极上Cu2O反应,碱性条件下通空气时,铜被氧化,表面产生Cu2O,A、C正确;放电时,阳离子向正极移动,则Li+透过固体电解质向Cu极移动,但电子不能在电解质中移动,B错误;D.碱性条件下通空气时,铜被腐蚀,表面产生Cu2O,放电时Cu2O转化为Cu,则整个反应过程中,铜相当于催化剂,氧化剂为O2,故D正确。
【点拨】回归燃料电池,通入空气一边为正极。
例2、用一种阴、阳离子双隔膜三室电解槽处理废水中的NH4+,模拟装置如图所示。下列说法正确的是( )
A.阳极室溶液由无色变成棕黄色
B.阴极的电极反应式为4OH--4e-===2H2O+O2↑
C.电解一段时间后,阴极室溶液中的pH升高
D.电解一段时间后,阴极室溶液中的溶质一定是(NH4)3PO4
【答案】C
【解析】Fe与电源正极相连为阳极,失电子发生氧化反应生成Fe2+,故溶液由无色变为浅绿色,A项错误;阴极上H+发生还原反应:2H++2e-===H2↑,B项错误;根据阴极上电极反应,阴极消耗H+,电解一段时间后,阴极室溶液pH升高,C项正确;电解一段时间后,阴极室溶液pH升高,阴极室溶液中溶质可以有很多种,比如(NH4)3PO4、NH4H2PO4、(NH4)2HPO4、H3PO4等,D项错误。
【点拨】注意分析放电顺序。
例3、某充电宝锂离子电池的总反应为xLi+Li1-xMn2O4LiMn2O4(0<x<1),某手机镍氢电池总反应为NiOOH+MHM+Ni(OH)2(M为储氢金属或合金),有关上述两种电池的说法不正确的是( )
A.锂离子电池放电时,Li+向正极迁移
B.镍氢电池放电时,正极的电极反应式:NiOOH+H2O+e-===Ni(OH)2+OH-
C.如图表示用锂离子电池给镍氢电池充电
D.锂离子电池充电时,阴极的电极反应式:LiMn2O4-xe-===Li1-xMn2O4+xLi+
【答案】D
【解析】A项,锂离子电池放电时阳离子移向正极,所以Li+向正极迁移, A正确;B项,放电时,正极发生还原反应,方程式为NiOOH+e-+H2O===Ni(OH)2+OH-,B正确;C项,题图表示锂离子电池为放电过程,而镍氢电池为充电过程,故负极Li接M极发生M+H++e-===MH,C正确;D项,锂离子电池充电时,阴极的电极反应式:Li++e-===Li,故D错误。
【点拨】对于电解池和原电池的串联,可联系电极反应以及工作示意图上的物质判断哪个是原电池,哪个是电解池。
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