氧化还原反应与原电池

氧化还原反应与原电池 一、氧化还原反应的实质是反应过程中发生了电子转移，而氧化剂得电子总数(或元素化合价降低总数)必然等于还原剂失电子总数(或元素化合价升高总数)，根据这一原则可以对氧化还原反应的化学方程式进行配平。

配平的步骤：

(1)标好价：正确标出反应前后化合价有变化的元素的化合价。

(2)列变化：列出元素化合价升高和降低的数值。

(3)求总数：求元素化合价升高和降低的总数，确定氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物的化学计量数。

(4)配系数：用观察法配平其他各物质的化学计量数。

(5)细检查：利用“守恒”三原则(即质量守恒、得失电子守恒、电荷守恒)，逐项检查配平的方程式是否正确。

[典例] 根据FeS 2＋O 2―→Fe 2O 3＋SO 2，回答下列问题：

(1)氧化剂________，还原剂________，氧化产物________，还原产物________。

(2)元素化合价升高的元素为________，元素化合价降低的元素为________。

(3)1“分子”还原剂化合价升高总数为________，1“分子”氧化剂化合价降低总数为________。

(4)配平后各物质的系数依次为____________________。

答案 (1)O 2 FeS 2 Fe 2O 3、SO 2 Fe 2O 3、SO 2

(2)Fe 、S O (3)11 4

(4)4、11、2、8

失误防范 配平氧化还原反应方程式的关键是正确标出化合价，找准1“分子”氧化剂化合价降低总数，1“分子”还原剂化合价升高总数，在计算时，往往容易忽略氧化剂、还原剂中的粒子个数。

题组一 正向配平类

1．(1)____HCl(浓)＋____MnO 2=====△

____Cl 2↑＋____MnCl 2＋____H 2O

(2)____Cu ＋____HNO 3(稀)===____Cu(NO 3)2＋____NO ↑＋____H 2O

(3)____KI ＋____KIO 3＋____H 2SO 4===____I 2＋____K 2SO 4＋____H 2O

(4)____MnO －4＋____H ＋＋____Cl －===____Mn 2＋＋____Cl 2↑＋____H 2O 答案 (1)4 1 1 1 2 (2)3 8 3 2 4

(3)5 1 3 3 3 3 (4)2 16 10 2 5 8

题组二 逆向配平类

2．(1)____S ＋____KOH===____K 2S ＋____K 2SO 3＋____H 2O

(2)____P 4＋____KOH ＋____H 2O===____K 3PO 4＋____PH 3

答案 (1)3 6 2 1 3 (2)2 9 3 3 5

题组三 缺项配平类

3．(1)____ClO －＋____Fe(OH)3＋____===____Cl －＋____FeO 2－4＋____H 2O

(2)____MnO －4＋____H 2O 2＋____===____Mn 2＋

＋____O 2↑＋____H 2O (3)某高温还原法制备新型陶瓷氮化铝(AlN)的反应体系中的物质有：Al 2O 3、C 、N 2、AlN 、CO 。

请将AlN 之外的反应物与生成物分别填入以下空格内，并配平。 ＋ ＋ ―→ AlN ＋

答案 (1)3 2 4OH － 3 2 5

(2)2 5 6H ＋ 2 5 8

(3)Al 2O 3＋3C ＋N 2===2AlN ＋3CO

解析 (3)根据氮元素、碳元素的化合价变化，N 2是氧化剂，C 是还原剂，AlN 为还原产物，CO 为氧化产物。

【变式训练】

1．[2014·新课标全国卷Ⅱ，27(2)]PbO 2与浓盐酸共热生成黄绿色气体，反应的化学方程式为________________________________________。

2．[2014·新课标全国卷Ⅰ，27(2)①②(3)](2)H 3PO 2及NaH 2PO 2均可将溶液中的Ag ＋还原为银，从而可用于化学镀银。

①H 3PO 2中，P 元素的化合价为________。

②利用H 3PO 2进行化学镀银反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为4∶1，则氧化产物为________(填化学式)。

(3)H 3PO 2的工业制法是：将白磷(P 4)与Ba(OH)2溶液反应生成PH 3气体和Ba(H 2PO 2)2，后者再与H 2SO 4反应。写出白磷与Ba(OH)2溶液反应的化学方程式________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

1.答案 PbO 2＋4HCl(浓)=====△PbCl 2＋Cl 2↑＋2H 2O

2.答案 (2)①＋1 ②H 3PO 4

(3)2P 4＋3Ba(OH)2＋6H 2O===3Ba(H 2PO 2)2＋2PH 3↑

常温下不能工作。

5．锂空气电池作为新一代大容量电池而备受瞩目，其工作原理如图所示。下列有关锂空气电池的说法不正确的是( )

A ．随着电极反应的不断进行，正极附近的电解液pH 不断升高

B ．若把碱性电解液换成固体氧化物电解质，则正极会因为生成Li 2O 而引起碳孔堵塞，不利于正极空气的吸附

C ．放电时，当有22.4 L O 2(标准状况下)被还原时，溶液中有4 mol Li ＋

从左槽移动到右槽

D ．锂空气电池又称作“锂燃料电池”，其总反应方程式为4Li ＋O 2===2Li 2O

答案 D

解析 电极反应式为 负极：4Li －4e －===4Li ＋

正极：O 2＋4e －＋2H 2O===4OH －

A 项，根据正极反应可以判断该项正确；

B 项，固体氧化物能传导O 2－，然后和负极生成的Li ＋

反应生成Li 2O 而造成堵塞，正确；C 项，根据两个电极反应式可以判断该项正确；D 项应为4Li ＋O 2＋2H 2O===4LiOH 。

6．利用反应6NO 2＋8NH 3===7N 2＋12H 2O 构成电池的方法，既能实现有效消除氮氧化物的排放，减轻环境污染，又能充分利用化学能，装置如图所示，下列说法不正确的是( )

A ．电流从右侧电极经过负载后流向左侧电极

B ．为使电池持续放电，离子交换膜需选用阴离子交换膜

C ．电极A 极反应式为2NH 3－6e －===N 2＋6H ＋

D ．当有4.48 L NO 2(标准状况)被处理时，转移电子为0.8 mol

答案 C

解析 电极反应式为

负极：8NH 3－24e －＋24OH －===4N 2＋24H 2O

正极：6NO 2＋24e －＋12H 2O===3N 2＋24OH －

因为为碱性介质，所以应选用阴离子交换膜；C 项，应生成H 2O ，错误；D 项，根据正极反

应式转移电子为0.26

×24＝0.8 mol 。 7．液体燃料电池相比于气体燃料电池具有体积小，无需气体存储装置等优点。一种以肼(N 2H 4)为燃料的电池装置如图所示。该电池用空气中的氧气作为氧化剂，KOH 作为电解质。下列关于该燃料电池的叙述不正确的是( )

A ．电流从右侧电极经过负载后流向左侧电极

B ．负极发生的电极反应式为N 2H 4＋4OH －－4e －===N 2＋4H 2O

C ．该燃料电池的电极材料应采用多孔导电材料，以提高电极反应物质在电极表面的吸附量，并使它们与电解质溶液充分接触

D ．该燃料电池持续放电时，K ＋

从负极向正极迁移，因而离子交换膜需选用阳离子交换膜

答案 D

解析根据图示，电极反应式为

负极：N2H4－4e－＋4OH－===N2＋4H2O

正极：O2＋4e－＋2H2O===4OH－

D项，燃料电池持续放电时，OH－从正极区移向负极区，所以应选用阴离子交换膜。

8．银制器皿表面日久因生成Ag2S而变黑，可进行如下处理：将表面发黑的银器浸入盛有食盐水的铝质容器中(如图)，一段时间后黑色褪去。有关说法正确的是()

A．该处理过程中电能转化为化学能

B．银器为正极，Ag2S还原为单质银

C．Ag2S溶解于食盐水生成了AgCl

D．铝质容器为阳极，其质量变轻

答案 B

解析A项该处理过程是构成了原电池装置，是把化学能转化为电能，A、D都错误；由于铝比较活泼，作负极，银器为正极，Ag2S还原为单质银，B正确，C错误。

9.10．某研究性学习小组根据反应2KMnO4＋10FeSO4＋8H2SO4===2MnSO4＋5Fe2(SO4)3＋K2SO4＋8H2O设计如下原电池，其中甲、乙两烧杯中各物质的物质的量浓度均为1 mol·L－1，溶液的体积均为200 mL，盐桥中装有饱和K2SO4溶液。

回答下列问题：

(1)此原电池的正极是石墨__________(填“a”或“b”)，发生________反应。

(2)电池工作时，盐桥中的SO2－4移向________(填“甲”或“乙”)烧杯。

(3)两烧杯中的电极反应式分别为

甲________________________________________________________________________；

乙________________________________________________________________________。(4)若不考虑溶液的体积变化，MnSO4浓度变为 1.5 mol·L－1，则反应中转移的电子为________mol。

答案(1)a还原(2)乙

(3)MnO－4＋5e－＋8H＋===Mn2＋＋4H2O 5Fe2＋－5e－===5Fe3＋

(4)0.5