新人教版高中化学选修4 最基础考点系列(选修4)： 考点10 原电池电极反应和电池反应方程式

考点10 原电池电极反应和电池反应方程式
【考点定位】本考点考查在电池电极反应和电池反应方程式的书写，加深对原电池原理的理解，提升对化学电源的认识和应用能力。

【精确解读】
一、电极反应方程式的书写步骤：
1．首先判断原电池的正负极
如果电池的正负极判断失误，则电极反应必然写错．一般来说，较活泼的金属失去电子，为原电池的负极，但不是绝对的．如镁片和铝片插入氢氧化钠溶液中组成的原电池虽然镁比铝活泼，但由于铝和氢氧化钠溶液反应失去电子被氧化，因而铝是负极，此时的电极反应为：
负极：2Al-6e-═2Al3+
正极：6H2O+6e-═6OH-+3H2↑ 或 2Al3++2H2O+6e-+2OH-═2AlO2-+3H2↑
再如，将铜片和铝片同时插入浓硝酸中组成原电池时，由于铝在浓硝酸中发生了钝化，铜却失去电子是原电池的负极被氧化，此时的电极反应为：
负极：Cu-2e-═Cu2+
正极：2NO3-+4H++2e-═2NO2↑+2H2O
2．要注意电解质溶液的酸碱性
在正负极上发生的电极反应不是孤立的，它往往与电解质溶液紧密联系．如氢-氧燃料电池就分酸式和碱式两种，在酸性溶液中的电极反应：
负极：2H2-4e-═4H +
正极：O2+4H++4e-═2H2O
如果是在碱性溶液中，则不可能有H+出现，同样在酸性溶液中，也不能出现OH-．由于CH4、CH3OH等燃料电池在碱性溶液中，碳元素是以CO32-离子形式存在的，故不是放出CO2。

3．还要注意电子转移的数目
在同一个原电池中，负极失去电子的总数一定等于正极得到电子的总数，所以在书写电极反应式时，要注意电荷守恒．这样可避免在有关计算时产生错误或误差，也可避免由电极反应式写总反应方程式或由总方程式改写电极反应式时所带来的失误
4．抓住总的反应方程式
从理论上讲，任何一个自发的氧化还原反应均可设计成原电池．而两个电极相加即得总的反应方程式．所以对于一个陌生的原电池，只要知道总的反应方程式和其中的一个电极反应式，就可写出另一个电极反应式。

【精细剖析】
原电池正、负极电极反应式的书写技巧：
（1）先确定原电池的正负极上的反应物质，并标出相同电子数目的得失；
（2）注意负极反应生成的阳离子与电解质溶液中的阴离子是否共存．若不共存，则该电解质溶液中的阴离子应写入负极反应式；若正极上的反应物质是O2，且电解质溶液为中性或碱性，则H2O必须写入正极反应式中，且O2生成OH-；若电解质溶液为酸性，则H+必须写入正极反应式中，且O2生成H2O；若在熔融盐电解质中反应，则O2可能得电子变成O2-．
（3）正负电极反应式相加得到电池反应的总方程式，若能写出已知电池反应的总方程式，可以减去较易写出的电极反应式，从而得到比较难写的电极反应式。

【典例剖析】一种燃料电池中发生的化学反应为：在酸性溶液中甲醇与氧作用生成水(l)和二氧化碳．该电池负极发生的反应是( )
A．CH3OH(g)+O2(g)-2e-═H2O(l)+CO2(g)+2H+(aq)
B．O2(g)+4H+(aq)+4e-═2H2O(l)
C．CH3OH(g)+H2O(l)-6e-═CO2(g)+6H+(aq)
D．O2(g)+2H2O(l)+4e-═4OH-(aq
【答案】C
【变式训练】可以将反应E+B2+=E2++B设计成原电池，下列4个电极反应：
①B-2e-=B2+ ②E-2e-=E2+ ③B2++2e-=B ④E2++2e-=E
其中表示负极反应和正极反应的分别是( )
A．②和③B．②和①C．③和①D．④和①
【答案】A
【解析】反应E+B2+=E2++B设计成原电池，负极上发生失电子的氧化反应：E-2e-=E2+，在正极上发生得电子的还原反应：B2++2e-=B，故答案为A。

【实战演练】
1．科学家近年来研制出一种新型细菌燃料电池，利用细菌将有机物转化为氢气，氢气进入以硫酸为电解质的燃料电池发电．电池负极反应为( )
A．H2+2OH--2e-=2H2O B．O2+4H++4e-=2H2O
C．H2-2e-=2H+D．O2+2H2O+4e-=4OH-
【答案】C
【解析】A．电解质溶液呈酸性，负极上无OH-离子参与反应，故A错误；B．负极发生氧化反应，氢气失去电子，该反应为正极反应，故B错误；C．电解质溶液呈酸性，则负极上氢气失电子生成氢离子，电极反应为H2=2H++2e-，故C正确；D．负极发生氧化反应，氢气失去电子，该反应为碱性溶液中正极反应，故D错误；故答案为C。

2．有关氢氧燃料电池的电极反应，下列说法正确的是( )
A．电解质为NaCl溶液，正极反应为H2+2e-=2H+
B．电解质为NaOH溶液，正极反应为O2+2e-=2OH-
C．电解质为HCl溶液，正极反应为O2+4e-+4H+=2H2O
D．电解质为Na2CO3溶液，正极反应为H2+2e-+CO32-=H2O+CO2↑
【答案】C
3．化学用语是学习化学的重要工具，下列用来表示物质变化的化学用语中，正确的是( ) A．氢氧燃料电池的负极反应式：O2+2H2O+4e-═4OH-
B．铅蓄电池充电时，标示“+”的接线柱连电源的正极，电极反应式为：
PbSO4(S)-2e-+2H2O(l)═PbO2(S)+4H+(aq)+SO42-(aq)
C．粗铜精炼时，与电源正极相连的是纯铜，电极反应式为：Cu-2e-═Cu2+
D．钢铁发生电化学腐蚀的正极反应式：Fe-2e-═Fe2+
【答案】B
【解析】A．氢氧燃料电池的负极应该发生氢气失电子的氧化反应，故A错误；B．在蓄电池充电时，阳极上发生失电子的氧化反应，即PbSO4(S)-2e-+2H2O(l)═PbO2(S)+4H+(aq)+ SO42-(aq)，故B正确；C．粗铜精炼时，与电源正极相连的是粗铜，和负极相连的是精铜，故C错误；D．钢铁发生电化学腐蚀属于吸氧腐蚀，正极上得电子的是氧气，电极反应为O2+2H2O+4e-═4OH-，负极反应：Fe-2e-═Fe2+，故D错误；
故答案为B。

【自我反思】。