2021届高考化学统考版二轮备考提升指导与精练18原电池的电极方程式解析

例1．查处酒后驾驶采用的“便携式乙醇测量仪”以燃料电池为工作原理，在酸性环境中，理论上乙醇可以被完全氧化为CO2，但实际乙醇被氧化为CH3CHO，即：2CH3CH2OH+O2=2CH3CHO+2H2O。下列说法中不正确的是（）A．O2发生的反应是还原反应B．正极的电极反应式为O2+4e−+4H+=2H2OC．乙醇在正极发生还原反应D．其中一个电极的反应式为CH3CH2OH-2e−=CH3CHO+2H+【解析】A．电池总反应2CH3CH2OH+O2=2CH3CHO+2H2O中，正极上O2得电子反应还原反应，故A正确；B．正极上O2得电子反应还原反应，电极反应式为O2+4e−+4H+=2H2O，故B正确；C．乙醇应该在负极上发生氧化反应，正极上是O2得电子发生还原反应，故C错误；D．乙醇在负极上发生氧化反应，电极反应式为CH3CH2OH-2e−=CH3CHO+2H+，故D正确；故答案为C。【答案】C例2．Mg—AgCl电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池。下列叙述错误的是（）A．负极反应式为Mg－2e−=Mg2+B．正极反应式为AgCl+e−=Ag+Cl−C．不能被KCl溶液激活D．负极会发生副反应Mg+2H2O=Mg(OH)2+H2↑【解析】Mg—AgCl电池中活泼金属镁是还原剂，氯化银是氧化剂，金属镁做负极。A．负电池中镁做负极，电极反应式为Mg-2e−=Mg2+，故正确；B．氯化银在正极反应，正极反应式为AgCl+e−=Ag+Cl−，故正确；C．由题中信息可知，氯化钾溶液中的水可以激活该电池，故错误；1.应用①优培18原电池的电极方程式原电池的电极方程式D．镁是活泼金属与水反应，即负极会发生副反应Mg+2H2O=Mg(OH)2+H2↑，故正确。故选C。【答案】C例3．一个完整的氧化还原反应方程式可以拆开，写成两个“半反应式”，一个是“氧化反应式”，一个是“还原反应式”。如2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+，可拆写为氧化反应式：Cu-2e−===Cu2+，还原反应式：2Fe3++2e−===2Fe2+。据此，回答下列问题：（1）将反应3Cu+8H++2NO－3===3Cu2++2NO↑+4H2O拆写为两个“半反应式”，还原反应式：____________________________________________。（2）此原理可用于电化学。锌­锰碱性电池广泛应用于日常生活，电池的总反应式为Zn(s)+2MnO2(s)+2H2O(l)===Zn(OH)2(s)+2MnOOH(s)。该电池的正极反应式为_____________________________。【解析】（1）反应3Cu+8H++2NO－3===3Cu2+2NO↑+4H2O，其中Cu元素的化合价升高，被氧化，N元素的化合价降低，被还原，还原反应式为8H++2NO－3+6e−===2NO↑+4H2O；（2）电池的总反应式为Zn(s)+2MnO2(s)+2H2O(l)===Zn(OH)2(s)+2MnOOH(s)，其中锰元素的化合价降低，发生还原反应，该电池的正极反应式为2MnO2+2H2O+2e−===2MnOOH+2OH−。【答案】（1）8H++2NO－3+6e−===2NO↑+4H2O（2）2MnO2+2H2O+2e−===2MnOOH+2OH−1．将反应2Fe3++2I－=2Fe2++I2设计成如图所示的原电池。下列说法不正确的是（）A．盐桥中的K+移向FeCl3溶液B．反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应C．电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态D．电流计读数为零后，在甲中溶入FeCl2固体，乙中石墨电极为负极【解析】A项，甲池中石墨电极为正极，乙池中石墨电极为负极，盐桥中阳离子向正极移动，所以向FeCl3溶液迁移，正确；B项，反应开始时，乙中I－失去电子，发生氧化反应，正确；提分训练C项，当电流计为零时，说明没有电子发生转移，反应达到平衡，正确；D项，当加入Fe2+，导致平衡逆向移动，则Fe2+失去电子生成Fe3+，作为负极，而乙中石墨成为正极，错误。【答案】D2．根据下图，可判断出下列离子方程式中错误的是（）A．2Ag(s)+Cd2+(aq)=2Ag+(aq)+Cd(s)B．Co2+(aq)+Cd(s)=Co(s)+Cd2+(aq)C．2Ag+(aq)+Cd(s)=2Ag(s)+Cd2+(aq)D．2Ag+(aq)+Co(s)=2Ag(s)+Co2+(aq)【解析】根据图中电极标有“+”和“-”，可确定分别为正极和负极，且金属做电极，负极金属活动性强于正极金属，结合原电池装置可判断金属性分别为Cd＞Co和Co＞Ag，即Cd＞Co＞Ag。A．由于金属性Cd强于Ag，则2Ag(s)+Cd2+(aq)=2Ag+(aq)+Cd(s)反应不可能发生，故A错误；B．由于金属性Cd强于Co，则Co2+(aq)+Cd(s)=Co(s)+Cd2+(aq)反应可以发生，故B正确；C．由于金属性Cd强于Ag，则2Ag+(aq)+Cd(s)=2Ag(s)+Cd2+(aq)反应可以发生，故C正确；D．由于金属性Co强于Ag，则2Ag+(aq)+Co(s)=2Ag(s)+Co2+(aq)反应可以发生，故D正确；答案选A。【答案】A3．钠离子电池成本低、安全性好，有望在未来取代锂离子电池，某新型可充电钠离子电池放电的工作原理如图所示。下列分析错误的是（）A．出于环保考虑，应尽量避免使用重金属（如Pb）作为钠的合金化元素B．放电时，Na+由右室移向左室C．放电时，正极反应式为：Na0.44MnO2+0.56e−+0.56Na+＝NaMnO2D．充电时，阴极质量变化4.6g时，外电路中通过0.1mole−【解析】Pb是重金属元素有毒，易造成环境污染，A正确；根据图示原电池放电时，左室Mn的化合价降低，得电子，发生还原反应，因此层状晶体做正极，钠合金做负极，Na+向正极移动，即Na+由右室移向左室，B正确；原电池放电时放电时，层状晶体做正极，根据图示，正极反应式为：Na0.44MnO2+0.56e−+0.56Na+＝NaMnO2，C正确；充电时，阴极质量变化4.6g时，即有4.6g的钠元素质量发生变化，为0.2mol的钠离子变成钠单质，外电路中通过0.2mole−，D错误。【答案】D4．综合如图判断，下列说法正确的是（）A．装置Ⅰ和装置Ⅱ中负极反应均是Fe－2e−=Fe2+B．装置Ⅰ中正极反应是O2+2H2O+4e−=4OH−C．装置Ⅰ和装置Ⅱ中盐桥中的阳离子均向右侧烧杯移动D．放电过程中，装置Ⅰ左侧烧杯和装置Ⅱ右侧烧杯中溶液的pH分别增大和减小【解析】装置Ⅰ中锌比铁活泼，则负极为锌，反应式为Zn-2e−=Zn2+，装置Ⅱ中负极为铁，反应式为Fe-2e－=Fe2+，A错误；装置Ⅰ中电解质溶液呈中性，为氧气得电子的反应，正极反应为O2+2H2O+4e－=4OH－，B正确；装置Ⅰ中盐桥中的阳离子向左侧烧杯移动，装置Ⅱ中盐桥中的阳离子向右侧烧杯移动，C错误；放电过程中，装置Ⅰ左侧烧杯和装置Ⅱ右侧烧杯中溶液的pH均增大，D错误。【答案】B5．可以将反应Zn+Br2ZnBr2设计成蓄电池，有下列四个电极反应：①Br2+2e−==2Br−②2Br−−2e−==Br2③Zn−2e−==Zn2+④Zn2++2e−==Zn，其中表示放电时的正极反应（即充电时的阳极）和放电时的负极反应的分别是（）A．②和③B．②和①C．③和①D．④和①【解析】充电时，阳极上电解质溶液中的阴离子失去电子发生氧化反应，所以是溴离子失去电子发生氧化反应生成溴单质，电极反应式为2Br−−2e−=Br2；放电时，较活泼的金属锌失去电子发生氧化反应，电极反应式为Zn−2e−=Zn2+，故选A。【答案】A6．镁原电池放电时电压高而平稳，使镁原电池越来越成为人们研制绿色原电池的关注焦点．已知一种镁原电池的反应为：3434MgMoSMgxMoSx放电充电；在镁原电池放电时，下列说法错误的是（）A．电子从Mo3S4经导线流向MgB．负极反应为：xMg-2xe−=xMg2+C．正极反应为：-23434MoS2eMoSxxD．电路中有0.2mol电子通过，负极消耗Mg的质量为2.4g【解析】放电时Mg为负极，Mo3S4在正极上发生还原反应，电子从负极流向正极。A．电池放电时电子从负极流向正极，即从Mg经导线流向Mo3S4，故A错误；B．负极电极反应是镁失电子发生氧化反应，电极反应为：xMg-2xe−=xMg2+，故B正确；C．正极反应是元素化合价降低的物质发生还原反应为：Mo3S4+2xe−=Mo3S42x−，故C正确；D．电路中有0.2mol电子通过，负极消耗Mg的物质的量为0.2mol2=0.1mol，其质量为2.4g，故D正确；故答案为A。【答案】A7．被称之为“软电池”的纸质电池，采用一个薄层纸片作为传导体，在其一边镀锌，而在其另一边镀二氧化锰，在纸内的离子“流过”水和氧化锌组成的电解液，电池总反应为Zn+2MnO2+H2O=ZnO+2MnO(OH)。下列说法正确的是（）A．该电池的正极为锌B．该电池反应中二氧化锰起催化剂作用C．当0.1molZn完全溶解时，流经电解液的电子个数为1.204×1023D．电池正极反应式为MnO2+e−+H2O=MnO(OH)+OH−【解析】A．从电池反应可知，锌失去电子被氧化，所以锌是负极，A不正确；B．由电池反应可知，MnO2被还原，MnO2为正极，B不正确；C．电子经外电路从负极流向正极，不经过电解质溶液，C不正确；D．电池正极上，MnO2被还原，其电极反应式为MnO2+e−+H2O=MnO(OH)+OH−，D正确。本题选D。【答案】D8．铝是地壳中含量最多的金属元素，它性能稳定，供应充足，铝—空气电池具有能量密度高、工作原理简单、成本低、无污染等优点。铝—空气电池工作原理示意图如图：下列说法错误的是（）A．若是碱性电解质溶液中，则电池反应的离子方程式为：4Al+3O2+6H2O+4OH−=4Al(OH)−4B．若是中性电解质溶液中，则电池反应的方程式为：4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3C．如果铝电极纯度不高，在碱性电解质溶液中会产生氢气D．若用该电池电解氯化钠溶液（石墨作电极），当负极减少5.4g时，阳极产生6.72L气体【解析】若是碱性电解质，铝失去电子后与碱液中的OH−反应，生成Al(OH)−4，反应方程式为4Al+3O2+6H2O+4OH−=4Al(OH)−4，故A正确；若是中性电解质，铝发生吸氧腐蚀失去电子，生成Al(OH)3，反应方程式为4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3，故B正确；在碱液电解质溶液中，因铝纯度不高会形成原电池，发生析氢腐蚀，正极反应式为2H2O+2e−=H2↑+2OH−，故C正确；若用该电池电解氯化钠溶液(石墨作电极)，当负极减少5.4g时，转移0.6mol电子，但由于没说标况，所以阳极产生的气体体积不可知，故D错误；故答案为D。【答案】D9．一种微生物燃料电池如图所示，下列关于该电池说法正确的是（）A．a电极发生还原反应，作电池的正极B．b电极反应式为2NO－3+10e－+12H+===N2↑+6H2OC．H+由右室通过质子交换膜进入左室D．标准状况下，电路中产生6molCO2同时产生22.4L的N2【解析】A项，在该燃料电池中通入燃料的电极为负极，故电极a为负极，电极b为正极，a电极发生氧化反应，错误；B项，b电极为正极，发生还原反应，反应式为2NO－3+10e−+12H+==N2↑+6H2O，正确；C项，溶液中H+由负极移向正极，即由左室通过质子交换膜进入右室，错误；D项，不能确定有机物中碳元素的化合价，则不能计算转移的电子数，也不能通过二氧化碳计算氮气的体积，错误。【答案】B10．（1）科研人员设想用如图所示装置生产硫酸。①上述生产硫酸的总反应方程式为____，b是____极（填“正”或“负”），b电极反应式为_____，a电极发生_____。（填“氧化反应”或“还原反应”）②生产过程中H+向___(填a或