电化学中电极反应式的书写技巧

电化学中电极反应式的书写技巧电化学中电极反应式的书写不仅是电化学教学的重点和难点，更是高考的热点题型之一，其中，燃料电池电极反应式以及可充电电池电极反应式的书写又是电极反应式书写中的难点。下面笔者就如何正确书写电极反应式进行了较为详尽的归纳，旨在“抛砖引玉”。一、原电池中电极反应式的书写1、先确定原电池的正负极，列出正负极上的反应物质，并标出相同数目电子的得失。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，则水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，O2生成水。3、正负极反应式相加得到电池反应的总反应式。若已知电池反应的总反应式，可先写出较易书写的书写电极反应式，然后在电子守恒的基础上，总反应式减去较易写出的书写电极反应式，即得到较难写出的书写电极反应式。例1、有人设计以Pt和Zn为电极材料，埋入人体内作为作为某种心脏病人的心脏起搏器的能源。它依靠跟人体内体液中含有一定浓度的溶解氧、H+和Zn2+进行工作，试写出该电池的两极反应式。解析：金属铂是相对惰性的，金属锌是相对活泼的，所以锌是负极，Zn失电子成为Zn2+，而不是ZnO或Zn(OH)2，因为题目已告诉H+参与作用。正极上O2得电子成为负二价氧，在H+作用下肯定不是O2-、OH-等形式，而只能是产物水，体液内的H+得电子生成H2似乎不可能。故发生以下电极反应：负极：2Zn4e-= 2Zn2+，正极：O2 + 4H+ + 4e- = 2H2O 。例2、用金属铂片插入KOH溶液中作电极，在两极上分别通入甲烷和氧气，形成甲烷氧气燃料电池，该电池反应的离子方程式为：CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O，试写出该电池的两极反应式。解析：从总反应式看，O2得电子参与正极反应，在碱性性溶液中，O2得电子生成OH-，故正极反应式为：2O2+4H2O+8e- =8OH-。负极上的反应式则可用总反应式减去正极反应式（电子守恒）得CH4+10OH-8e-= CO32-+7H2O。二、电解池中电极反应式的书写1、首先看阳极材料，如果阳极是活泼电极（金属活动顺序表Ag以前,金属活动顺序由强到弱： 铯最强 然后是稀土、钡、铷、再然后是钾钙钠镁铝铍锰锌铁钴镍锡铅(氢)铜汞银铂金。），则应是阳极失电子，阳极不断溶解，溶液中的阴离子不能失电子。2、如果阳极是惰性电极（Pt、Au、石墨），则应是电解质溶液中的离子放电，应根据离子的放电顺序进行书写书写电极反应式。阳极（惰性电极）发生氧化反应，阴离子失去电子被氧化的顺序为：S2-SO32-I-Br -Cl-OH-水电离的OH-含氧酸根离子F-。阴极发生还原反应，阳离子得到电子被还原的顺序为：Ag+Hg2+Fe3+Cu2+（酸电离出的H+）Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+（水电离出的H+）Al3+Mg2+Na+Ca2+K+。（注：在水溶液中Al3+、Mg2+、Na+、Ca2+、K+这些活泼金属阳离子不被还原，这些活泼金属的冶炼往往采用电解无水熔融态盐或氧化物而制得）。例3、写出用石墨作电极，电解饱和食盐水的书写电极反应式。解析：由于电极材料为石墨，是惰性电极，不参与电极反应，则书写电极反应式的书写只考虑溶液中的离子放电顺序即可。移向阳极的阴离子有Cl-和水电离出的OH-，但在阳极上放电的是Cl-；移向阴极的阳离子有Na+和水电离出的H+，但在阴极上放电的是H+。所以上述电解池的电极反应为：阳极：2Cl-2e-= Cl2，阴极：2H+2e-= H2或2H2O+2e-= H2+2OH-。若将上述石墨电极改成铜作电极，试写出电解饱和食盐水的书写电极反应式。解析：由于电极材料为Cu，是活泼电极，铜参与阳极反应，溶液中的阴离子不能失电子，但阴极反应仍按溶液中的阳离子放电顺序书写。该电解池的电极反应为：阳极：Cu2e-= Cu2+，阴极：2H+2e-= H2或2H2O+2e-= H2+2OH-。（注：阳极产生的Cu2+可与阴极产生的OH-结合成Cu(OH)2沉淀，不会有Cu2+得电子情况发生。）三。燃料电池电极反应式的书写 电极：惰性电极。燃料包含：H2；烃如：CH4；醇如：C2H5OH等。电解质包含：酸性电解质溶液如：H2SO4溶液；碱性电解质溶液如：NaOH溶液；熔融氧化物如：Y2O3;熔融碳酸盐如：K2CO3等。第一步：写出电池总反应式燃料电池的总反应与燃料的燃烧反应一致，若产物能和电解质反应则总反应为加合后的反应。如氢氧燃料电池的总反应为：2H2+O2=2H2O；甲烷燃料电池（电解质溶液为NaOH溶液）的反应为：CH4+2O2=CO2+2H2O CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O 式+式得燃料电池总反应为：CH4+2O2+2NaOH=Na2CO3+3H2O第二步：写出电池的正极反应式根据燃料电池的特点，一般在正极上发生还原反应的物质都是O2，随着电解质溶液的不同，其电极反应有所不同，其实，我们只要熟记以下四种情况：（1）酸性电解质溶液环境下电极反应式：O2+4H+4e-=2H2O（2）碱性电解质溶液环境下电极反应式：O2+2H2O+4e-=4OH-（3）固体电解质（高温下能传导O2-）环境下电极反应式：O2+4e-=2O2-（4）熔融碳酸盐（如：熔融K2CO3）环境下电极反应式：O2+2CO2+4e2CO。第三步：根据电池总反应式和正极反应式写出电池的负极反应式电池的总反应和正、负极反应之间有如下关系：电池的总反应式=电池正极反应式+电池负极反应式故根据第一、二步写出的反应，有：电池的总反应式-电池正极反应式=电池负极反应式，注意在将两个反应式相减时，要约去正极的反应物O2。以甲烷燃料电池为例来分析在不同的环境下电极反应式的书写方法：1、酸性条件燃料电池总反应：CH4+2O2=CO2+2H2O 燃料电池正极反应：O2+4H+4e-=2H2O -2，得燃料电池负极反应：CH4-8e-+2H2O=CO2+8H+2、碱性条件燃料电池总反应：CH4+202+2NaOH=Na2CO3+3H2O 燃料电池正极反应：O2+2H2O+4e-=4OH- -2，得燃料电池负极反应：CH4+10OH-8e-=CO+7H2O3、固体电解质（高温下能传导O2-）燃料电池总反应：CH4+2O2=CO2+2H2O 燃料电池正极反应：O2+4e-=202- -2，得燃料电池负极反应：CH4+4O2-8e-=CO2+2H2O4，熔融碳酸盐（如：熔融K2CO3）环境下电池总反应：CH4+2O2CO2+2H2O。正极电极反应式：O2+2CO2+4e2CO。电池总反应-正极电极反应式得负极反应式：CH4+4CO-8e=5CO2+2H2O四、可充电电池电极反应式的书写及应用（一）解可充电电池试题必备知识1对可充电电池充电和放电两过程认识：放电是原电池反应，充电是电解池反应。要能根据题给总反应式，写出原电池总反应式和电解池总反应式。2对可充电电池电极极性和材料的判断：判断电池放电时电极极性和材料，可先标出放电（原电池）总反应式电子转移的方向和数目，失去电子的一极为负极，该物质即为负极材料；得到电子的一极为正极，该物质即为正极材料。若判断电池充电时电极极性和材料，方法同前，失去电子的一极为阳极，该物质即为阳极材料；得到电子的一极为阴极，该物质即为阴极材料。3可充电电池电极反应式的书写方法：书写可充电电池电极反应式，一般都是先书写放电的电极反应式。书写放电的电极反应式时，一般要遵守三步：第一，先标出原电池总反应式电子转移的方向和数目，指出参与负极和正极反应的物质；第二，写出一个比较容易书写的电极反应式（书写时一定要注意电极产物是否与电解质溶液共存）；第三，在电子守恒的基础上，总反应式减去写出的电极反应式即得另一电极反应式。充电的电极反应与放电的电极反应过程相反，充电的阳极反应为放电正极反应的逆过程，充电的阴极反应为放电负极反应的逆过程。4对可充电电池某电极是发生氧化还是还原反应及某元素被氧化还是被还原的判断：可根据电极反应式进行分析，放电（原电池）的负极及充电（电解池）的阳极均失去电子，发生了氧化反应，其变价元素被氧化；放电（原电池）的正极及充电（电解池）的阴极均得到电子，发生了还原反应，其变价元素被还原。5对溶液中离子的移动方向判断：放电时，阴离子移向负极，阳离子移向正极；充电时，阴离子移向阳极，阳离子移向阴极。6可充电电池充电时与电源的连接：可充电电池用完后充电时，原电池的负极与外电源的负极相连，原电池的正极与外电源的正极相连。7有关电化学的计算：有关电化学的计算都必须利用电子守恒，要注意各电极转移的电子数均相等。这类计算通常有计算电极的增重或较少量、溶液的PH、溶液的离子浓度、电子转移的数目等。（二）可充电电池试题的解题策略综观历年高考试题可发现，解可充电电池试题的关键在于能否正确书写电极反应式。书写电极反应式的关键是能否正确书写放电时的电极反应式。要正确书写放电时的电极反应式，既要弄清得失电子的物质，还要特别注意电极产物是否与电解质溶液共存，要写出实际存在的电极反应式。然后根据原电池的负极反应与电解池的阳极反应、原电池的正极反应与电解池的阴极反应互为逆反应，即可快速写出充电时的电极反应式。各电极反应式顺利写出以后，即可正确解题。（三）有关可充电电池高考试题题型分析1可充电电池电极极性和材料判断例4（2001年广东化学卷第2题）镍镉（NiCd）可充电电池在现代生活中有广泛应用，它的充放电反应按下式进行：Cd2NiO(OH)2H2OCd(OH)22Ni(OH)2。由此可知，该电池放电时的负极材料是（ ）ACd(OH)2 BNi(OH)2 CCd DNiO(OH)解析：要理解镍镉电池放电和充电的过程。放电是原电池反应，根据题给条件知放电（原电池）时的总反应式为：Cd2NiO(OH)2H2O=Cd(OH)22Ni(OH)2。标出原电池总反应式电子转移的方向和数目指出，即可知道参与负极反应的物质： 2e-Cd2NiO(OH)2H2O=Cd(OH)22Ni(OH)2。从上式可知，Cd可作负极材料，参与负极反应。故应选C。点评：此类试题考查可充电电池电极极性和材料判断，首先要准确判断充电、放电分别表示什么反应（原电池反应还是电解池反应），并写出充电、放电的总反应式，然后在总反应式上标出电子转移的方向和数目，即可正确判断可充电电池电极极性和材料。2可充电电池电极反应式的书写和判断例5（05江苏化学卷第14题）高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为3Zn2K2FeO48H2O3Zn(OH)22Fe(OH)34KOH，下列叙述不正确的是（ ）A放电时负极反应为：Zn2e2OHZn(OH)2B充电时阳极反应为：Fe(OH)33e5OHFeO424H2OC放电时每转移3mol电子，正极有1mol K2FeO4被氧化D放电时正极附近溶液的碱性增强解析：高铁电池放电作用是原电池的功能，其总反应式为：3Zn2K2FeO48H2O=3Zn(OH)22Fe(OH)34KOH，根据上述书写电极反应式的方法可知，负极反应为：Zn2e-2OH-Zn(OH)2，正极反应为：FeO42-4H2O +3e-= Fe(OH)35OH-，A正确；充电就是发生电解池反应，其总反应式为：3Zn(OH)22Fe(OH)34KOH=3Zn2K2FeO48H2O，根据上述书写电极反应式的方法可知，阳极反应为：Fe(OH)35OH3eFeO424H2O，B正确。放电时每转移3mol电子，正极有1mol K2FeO4被还原为Fe(OH)3，而不是被氧化，C错误。根据正极反应式FeO424H2O +3e= Fe(OH)35OH知，放电时生成OH，故正极附近溶液的碱性增强。故本题应选C。点评：本题主要考查电极反应式的书写、电解质溶液的酸碱性变化、及氧化还原反应等知识，侧重考查考生对原电池和电解池原理的理解及分析问题的能力。3可充电电池电极发生氧化、还原反应及元素被氧化、被还原判断例6（2006年广东化学卷第16题）某可充电的锂离子电池以LiMn2O4为正极，嵌入锂的碳材料为负极，含Li+导电固体为电解质。放电时的电池反应为：Li+LiMn2O4=Li2Mn2O4。下列说法正确的是（ ） A放电时，LiMn2O4发生氧化反应B放电时，正极反应为：Li+LiMn2O4+e-=Li2Mn2O4C充电时，LiMn2O4发生氧化反应D充电时，阳极反应为：Li+e-=Li解析：放电时作为电源来用，根据放电时的电池反应知，负极反应式为：Lie-=Li+，正极反应式为：Li+LiMn2O4+e-=Li2Mn2O4，B正确，但LiMn2O4发生还原反应，A错误。充电时，阴极反应式为：Li+e-=Li，D错误，阳极反应式为：Li2Mn2O4e-= Li+LiMn2O4，故应是Li2Mn2O4发生氧化反应，而不是LiMn2O4，C错误。本题应选B。点评：本题主要考查电化学知识和氧化还原反应的有关知识，虽然新型电池增加了试题的陌生度，但考查原电池及电解池的原理不变，这是解答本类试题的关键。4可充电电池离子的移动方向判断及总反应式的书写例7（2006年江苏化学卷第14题）锂离子电池已成为新一代实用化的蓄电池，该电池具有能量密度大、电压高的特性。锂离子电池放电时的电极反应式为：负极反应：C6Lixe-C6Li1xxLi+（C6Li表示锂原子嵌入石墨形成的复合材料）正极反应：Li1xMO2xLi+xe-LiMO2（LiMO2表示含锂的过渡金属氧化物）下列有关说法正确的是（ ）A. 锂离子电池充电时电池反应为C6LiLi1xMO2LiMO2C6Li1xB. 电池反应中锂、锌、银、铅各失1mol电子，金属锂所消耗的质量最小C. 锂离子电池放电时电池内部Li向负极移动D. 锂离子电池充电时阴极反应为C6Li1xxLixeC6Li解析：将放电的两电极反应式在电子守恒的基础上相加即得放电时的总反应式：C6LiLi1xMO2LiMO2C6Li1x，充电时的总反应式应为放电总反应式的逆反应，故A错误；在锂、锌、银、铅金属中，锂的摩尔质量最小，所以各失去1mol电子，消耗金属锂的质量最小，B正确。电池工作时，阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，C错误。充电时的阴极反应与放电时的负极反应互为逆反应，故D正确。本题应选BD。点评：本题以锂离子电池为背景材料，全面考查了蓄电池的反应原理、电极反应、离子流向等知识，要求考生能将所学知识灵活迁移运用。5可充电电池考点的综合应用例8（2006年重庆理综卷第27题）铅蓄电池是典型的可充型电池，它的正负极格板是惰性材料，电池总反应式为：Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O请回答下列问题（不考虑氢、氧的氧化还原）：放电时：正极的电极反应式是 ；电解液中H2SO4的浓度将变 ；当外电路通过1mol电子时，理论上负极板的质量增加 g。在完全放电耗尽PbO2和Pb时，若按右图连接，电解一段时间后，则在A电极上生成 、B电极上生成 ，此时铅蓄电池的正负极的极性将 。解析：解析：因为放电为原电池反应：Pb+PbO2+2H2SO4 =2PbSO4+2H2O。Pb失电子发生负极反应，产生的Pb2+在H2SO4溶液中结合SO42-生成难溶于水的PbSO4，故其负极反应式为：Pb+SO42-2e-=PbSO4。由电子守恒可知，其正极反应式为总式减去负极反应式：PbO2+ SO42-+4H+2e-= PbSO4+2H2O。充电为电解池反应，其电极反应式书写是这样的，阴极反应式为原电池负极反应式的逆反应，即PbSO4+2e-=Pb+SO42-；阳极反应式为原电池正极反应式的逆反应，即PbSO4+2H2O2e-= PbO2+ SO42-+4H+。根据总反应式H2SO4的浓度会不断减小，所以应定期补充H2SO4。根据负极反应：PbSO422e-=PbSO4，可知，每转移2 mol电子，负极板增加1mol的质量，因为负极板由Pb变为PbSO4，故外电路通过1mol电子时，理论上负极板的质量增加48g。当外加电源后，铅蓄电池变成了电解池，A极为阴极，电极反应式为：PbSO4+2e-=PbSO42，B极为阳极，电极反应式为：PbSO42H2O2ePbO24HSO42。这样，A电极上生成Pb，B电极上生成PbO2，此时铅蓄电池的正负极的极性将对换。答案：PbO22e4HSO42PbSO42H2O 小 48Pb PbO2 对换点评：本题关于电化学，正确书写电极反应式是解决本类问题的关键。在书写过程中要注意，电极产物是否与电解质溶液共存，不共存要参与电极反应，如本题中的与Pb2+与SO42不共存，要发生反应生成PbSO4。五、特殊情况电极反应式的书写在书写电极反应式时，一定要注意一些特殊情况。1、注意溶液中的离子浓度的改变会引起离子放电顺序的改变溶液中的离子浓度改变，有时可导致离子放电顺序的改变。例9、在给某镀件镀锌时，电镀液是饱和ZnCl2溶液，试写出该电镀池的电极反应式解析：在饱和ZnCl2溶液中，Zn2+的浓度远大于水电离出来的H+的浓度，所以阴极应是Zn2+放电，而不是H+放电。其电极反应式为：阳极：Zn2e-= Zn2+；阴极：Zn2+2e-= Zn。2、注意电解质溶液的改变会引起电极正负的改变在原电池中，一般较活泼金属作负极，但当电解质溶液发生改变时，较活泼金属就不一定作负极了。例10、将铜片和铝片用导线相连，分别同时插入稀H2SO4和浓HNO3中，写出两池的电极反应式。解析：在稀H2SO4作电解质溶液的原电池中，较活泼的铝被氧化作负极，铜作正极。其电极反应为：负极（Al）：2Al6e-=2Al3+；正极（Cu）：6H+6e-= 3H2。在浓HNO3作电解质溶液的原电池中，因为Al在浓HNO3中钝化，较不活泼的铜作负极，其电极反应为：负极（Cu）：Cu2e-= Cu2+；正极（Al）：2NO3-+4H+2e-=2 NO2+2H2O。但随着反应的进行，浓HNO3逐渐变稀，正极电极反应又有：NO3-+4H+3e-= NO+2H2O。例11、镁铝强碱溶液的原电池（电极材料：镁片和铝片，电解质溶液：氢氧化钠溶液）解析：Al为负极，Mg为正极1、找出该原电池反应的方程式：2Al2H2O2NaOH2NaAlO23H2 2、找出负极：Al 3、分解负极行为： 首先，Al 失去电子：Al3eAl3 考虑金属离子在电解质中的行为：Al34OHAlO22H2O 则，负极反应为与的加合：Al3e4OHAlO22H2O 4、正极反应由总反应减负极反应可得正极（Mg）：6H2O+6e- =3H2 +6OH-巩固练习1 有一种锂电池，用金属锂和石墨作电极材料，电解质溶液是由四氯铝锂溶解在亚硫酰氯（SOCl2）中形成，电池总反应方程式为：8Li+3SOCl2=6LiCl+Li2SO3+2S，已知亚硫酰氯和AlCl36H2O混合共热蒸干，可制得无水AlCl3，则下列叙述正确的是 ( BD )A电解质溶液中混入水，对电池反应无影响B金属锂作电池的负极，石墨作电池的正极C电池工作过程中，SOCl2 被还原为Li2SO3D电池工作过程中，负极消耗锂与正极区析出的S的质量之比为7：822006年，科学家们发明了一种能够给电子设备提供动力的生物燃料电池。该电池包括两个涂覆着酶的电极，它们处于充满空气和少量氢气的玻璃槽中。由于气体可以混合从而省去了昂贵的燃料隔离膜，其工作原理如图所示。下列说法正确的是(C) A、左边为该电池的负极 B、该电池可在高温环境下使用 C、该电池负极反应为：H22e2H+ D、该电池正极反应为O24e2O23如右图所示，a、b是多孔石墨电极，某同学按图示装置进行如下实验：断开K2，闭合K1一段时间，观察到两只玻璃管内都有气泡将电极包围，此时断开K1，闭合K2，观察到电流计A的指针有偏转。下列说法不正确的是 （ B ） A、断开K2，闭合K1一段时间，溶液的pH要变大 B、断开K1，闭合K2时，b极上的电极反应式为： 2H2e= H2 C、断开K2，闭合K1时，a极上的电极反应式为：4OH4e=O2十2H2O D、断开K1，闭合K2时，OH向b极移动4目前人们正在研究一种高能电池钠硫电池，它是以熔融的钠、硫为两极，以Na+导电的-Al2O3陶瓷作固体电解质，反应式如下：2Na + xS Na2Sx，以下说法正确的是：(CD)A放电时钠作正极，硫作负极； B充电时钠极与外电源的正极相连，硫与外电源的负极相连C充电时，阳极发生的反应为：Sx2- - 2e = x S D放电时钠极发生氧化反应5观察下列几个装置示意图，有关叙述正确的是（ C ） A装置中阳极上析出红色固体 B装置的待镀铁制品应与电源正极相连C装置闭合电键后，外电路电子由a极流向b极D装置的离子交换膜允许阳离子、阴离子、水分子自由通过6电瓶车所用电池一般为铅蓄电池，这是一种典型的可充电电池，电池总反应式为：Pb+PbO2+4H+2SO42-2PbSO4+2H2O，则下列说法正确的是：(AD )A放电时：电子流动方向由B经导线流向AB放电时：正极反应是Pb-2e-+SO42-PbSO4C充电时：铅蓄电池的负极应与充电器电源的正极相连D充电时：阳极反应是PbSO4-2e-+2H2OPbO2+SO42-+4H+ 7利用生活中常见的材料可以进行很多科学实验，甚至制作出一些有实际应用价值的装置来，下图就是一个用废旧材料制作的可用于驱动玩具的电池的示意图。上述电池工作时，有关说法正确的是( A )A 铝罐将逐渐被腐蚀B 碳粒和炭棒上发生的反应为：O2+4e=2O2C 炭棒应与玩具电机的负极相连D 该电池工作一段时间后炭棒和炭粒的质量会减轻8图14-4中X、Y分别是直流电源的两极，通电后发现a极极板质量增加，b极极板处有无色无臭气体放出，符合这一情况的是 ( A ) a极板b极板X电极Z溶液A锌石墨负极CuSO4B石墨石墨负极NaOHC银铁正极AgNO3D铜石墨负极CuCl29某学生设计了一个“黑笔写红字”的趣味实验。滤纸先用氯化钠、无色酚酞的混合液浸湿，然后平铺在一块铂片上，接通电源后，用铅笔在滤纸上写字，会出现红色字迹。据此，下列叙述正确的是( D )铂片 滤纸 铅笔祝你成功ab直流电源A.铅笔端作阳极，发生还原反应 B.铂片端作阴极，发生氧化反应C.铅笔端有少量的氯气产生 D.a点是负极，b点是正极10.一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和二氧化碳。 该电池负极发生的反应是( C) A.CH3OH(g)+O2(g)=H2O(1)+CO2(g)+2H+(aq)+2e- B.P2(g)+4H+(aq)+4e-=2H2C(1) C.CH3OH(g)+H2O(1)=CO2(g)+6H+(aq)+6e- D.O2(g)+2H2O(1)+4e-=4OH-11.燃料电池（如CO，CH4，CH3OH等与O2组成），用惰性电极插入KOH溶液中，在两极分别通入CH3OH和O2，有关此电池判断正确的是：（D）A. 正极反应式：2CH3OH+2H2O-12e-2CO2+12H+B. 放电一段时间后，负极的PH值升高C. 放电一段时间，阳离子向负极移动，阴离子向正极移动D. 该电池在工作时，每消耗32gCH3OH，外电路中通过6mole-PbPb 乙醇、乙酰丙酮混合液、四丁基溴化胺导电盐12.右图表示的是一种金属醇盐的dianhauxue合成装置。在电解过程中，已知乙醇和乙酰并(CH3COCH2COCH3)在阴极发生的电极反应为： 2CH3CH2OH2e2CH3CH2OH22CH3COCH2COCH32e2(CH3COCHCOCH3)+ H2 下列说法中正确的是(CD) A阳极Pb失去电子，发生还原反应B当阳极失去2mole时，阴极产生2mol氢气C电解过程中，阳离子向阴极移动D已知Pb4ePb4，当消耗Pb的质量为103.5g时，则转移电子2mol13天津是我国研发和生产锂离子电池的重要基地。锂离子电池正极材料是含锂的二氧化钴（LiCoO2），充电时LiCoO2中Li被氧化，Li迁移并以原子形式嵌入电池负极材料碳（C6）中，以LiC6表示。电池反应为CoO2 +LiC6 LiCoO2 + C6，下列说法正确的是（B）A充电时，电池的负极反应为 LiC6 e = Li + C6B放电时，电池的正极反应为 CoO2 + Li + e = LiCoO2 ，C羧酸、醇等含活泼氢的有机物可用作锂离子电池的电解质D锂离子电池的比能量（单位质量释放的能量）低14下列有关工业生产的叙述正确的是（D）A合成氨生产过程中将NH3液化分离，可加快正反应速率，提高N2、H2的转化率B硫酸工业中，在接触室安装热交换器是为了利用SO3转化为H2SO4时放出的热量C电解饱和食盐水制烧碱采用离子交换膜法，可防止阴极室产生的C12进入阳极室D电解精炼铜时，同一时间内阳极溶解铜的质量比阴极析出铜的质量小15三氧化二镍（Ni2O3）可用于制造高能电池，其电解法制备过程如下：用NaOH调NiCl2溶液pH至7.5，加放适量硫酸钠后进行电解。电解过程中产生的Cl2在弱碱性条件下生成ClO，把二价镍氧化为三价镍。以下说法正确的是（CD）A 可用铁作阳极材料B 电解过程中阳极附近溶液的pH升高C 阳极反应方程式为：2Cl2eCl2D 1mol二价镍全部转化为三价镍时，外电路中通过电极a外电路电极b固体氧化物燃料气接触面空气或氧气电极b排放气剩余燃料气16.固体氧化物燃料电池（SOFC）以固体氧化物作为电解质，其工作原理如图所示。下列关于固体燃料电池的有关说法正确的是（D） 固体氧化物燃料电池的工作原理示意图A.电极b为电池负极，电极反应式为O2+4e =2O2B.固体氧化物的作用是让电子在电池内部通过C.若H2作为燃料气，接触面上发生的反应为：H2+2OH4e=2H+2H2OD.若C2H4作为燃料气，接触面上发生的反应为：C2H4+6O212e=2CO2+2H2O17. 右图为电解饱和食盐水的简易装置，下列有关说法正确 的是（D）A电解一段时间后，往蛋壳中溶液中滴加几滴酚酞，呈红色B蛋壳表面缠绕铁丝发生氧化反应C铁丝表面生成的气体能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝D蛋壳可阻止生成的氯气与氢气、氢氧化钠溶液接触18某新型二次锂离子电池结构如右图，电池内部是固体电解质，外电路电极(LiCoO2)固体电解质电极(C)Li+充电、放电时允许Li+在其间通过（图中电池内部“”表示放电时Li+的迁移方向。充电、放电时总反应可表示为：LiCoO2 + 6C Li1-xCOO2 + LixC6。下列说法正确的是（C） A、外电路上的“”表示放电时的电流方向 B、充电时发生还原反应的物质是LixC6 C、放电时负极的电极反应为：LiCoO2 xe- = Li1-xCOO2 + xLi+ D、外电路有0.1mole-通过，发生迁移的Li+的质量为0.7x g19按下图装置实验，若x轴表示流入阴极的电子的物质的量，则y轴可表示 （ D ）c（Ag+） c（NO3） a棒的质量 b棒的质量 溶液的pHA B C D20、CuI是一种不溶于水的白色固体，它可以由反应：2Cu2+4I=2CuI+I2而得到。现以石墨为阴极，以Cu为阳极电解KI溶液，通电前向电解液中加入少量酚酞和淀粉溶液。电解开始不久，阴极区溶液呈红色，而阳极区溶液呈蓝色。对阳极区溶液呈蓝色的正确解释是 （ C ）A、2I2e-=I2 碘遇淀粉变蓝B、Cu2e-=Cu2 Cu2 显蓝色 C、2Cu+4I-4e-=2CuI+I2 碘遇淀粉变蓝D、4OH 4e-=2H2O+O2 O2将I-氧化为I2，碘遇淀粉变蓝21、普通水泥在固化过程中自由水分子减少，并且溶液呈碱性。根据这一物理化学特点，科学家发明了电动势法测水泥初凝时间。此法的原理如图所示，反应的总方程式为：2CuAg2OCu2O2Ag，下列有关说法正确的是（ AC ） A工业上以黏土、石灰石为主要原料来制造水泥 B测量原理示意图中，Ag2O为负极 C负极的电极反应式为：2Cu2OH2eCu2OH2O D电池工作时，OH向正极移动22 LiFePO4新型锂离子动力电池以其独特的优势成为奥运会绿色能源的新宠。已知该电池放电时的电极反应式为：正极 FePO4+Li+e=LiFePO4 负极 Lie= Li+下列说法中正确的是 （B）A充电时电池反应为FePO4+Li = LiFePO4B充电时动力电池上标注“+”的电极应与外接电源的正极相连C放电时，在正极上是Li得电子被还原D放电时电池内部Li+向负极移动23 右图是一套电化学实验装置，图中C、D均为铂电极，U为盐桥，G是灵敏电流计，其指针总是偏向电源正极。BNa3AsO4/Na3AsO3混合溶液AKI淀粉混合溶液UCDGAs(砷)位于元素周期表中第四周期VA族，则Na3AsO4溶液的pH_(填“7”“7”“7”)。向B杯中加入适量较浓的硫酸，发现G的指针向右偏移。此时A杯中的主要实验现象是_，D电极上的电极反应式为_。一段时间后，再向B杯中加入适量的质量分数为40的氢氧化钠溶液，发现G的指针向左偏移。此时整套实验装置的总的离子方程式为_。再过一段时间后，G的指针逐渐归零，此时实验装置中的化学反应已经达到化学平衡状态，该反应的化学平衡常数的表达式为：K_。答案7(1分) 无色溶液变成蓝色(1分) AsO2H2eAsOH2O(2分)I2AsOH2O2H2IAsO或I2AsO2OHH2O2IAsO(2分)(或或其它有效表达式)(2分)24I(1)已知298K时2C（s）O2（g）=2CO（g）；H1=221.0kJmol1 C（s）O2（g）=CO2（g）；H2=393.5kJmol1 则298K时CO（g）在O2（g）中燃烧生成CO2（g）的热化学反应方程式为： ；(2)一种新型的熔融盐燃料电池具有高发电效率而备受重视。现用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物做电解质，一极通入CO气体，另一极通入空气与CO2的混合气体，制得燃料电池。该电池工作时的正极反应式为： ； a b A K1 c d K2 B KMnO4 Pt Pt Cu C C D如右图所示，A为电源，B为浸透饱和食盐水和酚酞试 液的滤纸，滤纸中央滴有一滴KMnO4溶液，C、D为电解 槽，其电极材料及电解质溶液见图。（1）关闭K1，打开K2，通电后，B的KMnO4紫红色液滴向c端移动，则电源b端为 极，通电一段时间后，观察到滤纸d端的电极反应式是： ；（2）已知C装置中溶液为Cu(NO3)2和X(NO3)3，且均为0.1mol，打开K1，关闭K2，通电一段时间后，阴极析出固 m（g） 0 0.1 0.2 0.3 n(mol)体质量m(g)与通过电子的物质的量n(mol)关系如右图所示。则Cu2+、X3+、H+氧化能力由大到小的顺序是 ；D装置中溶液是H2SO4，则电极C端的实验现象是：_ 。答案(12分)I（1）CO（g）+1/2O2（g）=CO2（g）；H=283.0kJmol1（或2 CO（g）+ O2（g）=2CO2（g）；H=566.0kJmol1） （2）2CO2+2eO2=2CO32；（1）(负极）2H+2e=H2 (2）Cu2 H X3；在C端开始时有无色无味气体产生;一段时间后有红色物质析出。 25 设计出燃料电池使汽油氧化直接产生电流是本世纪最富有挑战性的课题之一。最近有人制造了一种燃料电池，一个极通入空气，另一个极通入汽油蒸气，电池的电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2晶体，它在高温下能传导O2-,回答如下问题:(1)以丁烷为汽油代表,这个电池放电时发生的化学反应的方程式是: (2)这个电池负极发生的反应是: C4H10+13O2-26e-=4CO2+5H2O，正极发生的反应是: 固体电解质里O2-的移动方向是: 向外电路释放电子的电极是: (3)人们追求燃料电池氧化汽油而不在内燃机里燃烧汽油产生动力的主要原因是: (4)在ZrO2晶体里掺杂Y2O3,用Y3+代替晶体里的部分Zr4+对提高固体电解质的导电能力有帮助,你认为原因是: (5)汽油燃料电池最大的障碍是氧化反应不完全产生 堵塞电极的气体通道,有人估计,完全避免这种副反应至少还需10年,这正是新一代化学家的历史使命.答案. (1)(2分)2C4H10+13O2 8CO2+10H2O(2)O2+4e-=2O2-,(2分) ,向负极移动(1分) 负极(1分)(3)燃料电池具有较高的能量利用率(2分)(4)为维持电荷平衡,晶体中的O2-将减少,从而使O2-得以在电场作用下向负极移动(2分) (5)碳粒(2分)26如图A为直流电源，B为浸透饱和氯化钠溶液和酚酞试液的滤纸，C 为电镀槽，接通电路后，发现B上的c点显红色，请填空： (1)电源A的a为 极(2分)；(2)滤纸B上发生的总化学方程式为： (2分)，(3)欲在电镀槽中实现铁上镀锌，接通K点，则电极e上发生的反应为： (2分)，槽中盛放的电镀液可以是 (2分)。答案(1)正 (2) (3) ZnSO4溶液或ZnC12溶液 浅谈工艺流程题解题技巧增城市新塘中学 黄日清化学工艺流程题近几年是高考的热点，所占的分值也相当重，如广东高考08年共22分，07年共20分，06年共25分。但由于此类试题陌生度高，对学生的能力要求也大，加上有的试题文字量大，学生在没做之前往往就会产生畏惧感，所以这类题的得分不是很理想。要解好这一类题，学生最重要的是要克服畏惧心理，认真审题，找到该实验的目的。一般来说，流程题只有两个目的，一是从混合物中分离、提纯某一物质，如广东08年的19题，07年的24题，再如就是粗盐的提纯等。另一目的就是利用某些物质制备另一物质，如08年的23题，07年的21，06年的20、22题等。下面就从这两种实验目的分别来谈一谈解这一类题时我自己的一点想法。一、对于实验目的为一的题目，其实就是对混合物的除杂、分离、提纯。当遇到这一类题时，要求学生一定要认真在题目中找出要得到的主要物质是什么，混有的杂质有哪些，认真分析当加入某一试剂后，能与什么物质发生反应，生成了什么产物，要用什么样的方法才能将杂质除去。只有这样才能明白每一步所加试剂或操作的目的。对于混合物分离提纯的方法以及它的原则与注意事项，在2009年的高考备考指南中有非常详细的说明，大家可以参考。总之，抓住一个关键点：一切反应或操作都是为获得产品而服务。这里特别提一提蒸发与结晶 。蒸发与结晶方法都可以将溶液中的溶质以固体形式析出,具体采用何种方法,主要取决于溶质的溶解度。有的物质它的溶解度随温度的升高变化比较大，如NH4NO3、KNO3等物质,在蒸发过程中比较难析出来，所以要用冷却法使它结晶。而有的物质它的溶解度随温度的升高变化比较小，如NaCl、KCl等，有少数物质的溶解度随温度的升高而减小，如Ca（OH）2。要使它们析出较多固体溶质时,则要用蒸发浓缩的方法。例如NaCl 和KNO3 混合溶液,如果将混合溶液蒸发一段时间,析出的固体主要是NaCl ,母液中是KNO3 和少量NaCl 。如果将混合溶液加热后再降温,则析出的固体主要是KNO3 ,母液中是NaCl 和少量KNO3。如果是除杂，杂质所含的量比较少，一般是让主要物质析出来。如KNO3溶液中含少量NaCl，常用升温冷却结晶法，再经过过滤、洗涤、烘干（不同的物质在烘干时采取的方法不同），就可得到 KNO3固体了。如果NaCl溶液中含少量 KNO3，则用蒸发浓缩结晶法.，这种方法一般要经过趁热过滤才能得到主要物质，主要原因是如果温度下降，杂质也会以晶体的形式析出来。例1：（08年19题)：碳酸钠是造纸、玻璃、纺织、制革等行业的重要原料。工业碳酸钠(纯度约98)中含有Ca2+、Mg2+、Fe3+、Cl和SO42等杂质，提纯工艺路线如下：图片略图片略 已知碳酸钠的溶解度(S)随温度变化的曲线如下图所示：回答下列问题：(1)滤渣的主要成分为 。(2)“趁热过滤”的原因是 。(3)若在实验室进行“趁热过滤”，可采取的措施是 (写出1种) 。(4)若“母液”循环使用，可能出现的问题及其原因是 。(5)已知：Na2CO310H2O(s)=Na2CO3(s)+10H2O(g) H1 = +532.36kJmol-1 Na2CO310H2O(s)=Na2CO3H2O(s)+9H2O(g) H2 = +473.63 kJmol-1写出Na2CO3H2O脱水反应的热化学方程式 。分析：从题目中可知，该题中的实验目的是从工业碳酸钠中提纯出碳酸钠，工业碳酸钠中含有的杂质有Mg2+，Fe3+，Ca2+，Cl和SO42等，所以该流程的目的就是把这些杂质除去并得到纯净的碳酸钠固体。流程图中加水是使可溶物质溶于水，少量的Ca2+与CO32生成沉淀CaCO3。加入过量的NaOH溶液，很显然是将Mg2+、Fe3+转化成Mg(OH)2、Fe（OH）3沉淀，再通过过滤的方法除去。但这一步骤对Cl和SO42是没什么影响的。所以流程图中出现了一个蒸发浓缩结晶和趁热过滤的操作，这肯定是为了使一个随温度升高溶解度变化不大或减小的物质析出来，通过读图可得出Na2CO3H2O符合这一条件，这样可以通过趁热过滤除去Cl、SO42和一些沉淀不完全的离子。由于Na2CO310H20的溶解度随温度的升高变化非常大，如果降温，一定会析出来而影响主要产物，所以要趁热过滤。二、对于目的为制备某一物质的流程题，要求学生注意以下几个方面：1、明确题目目的是制什么物质，从题干或问题中获取有用信息，了解产品的性质。只有知道了实验目的，才能非常清楚的知道整个流程的意义所在，题目中的信息往往是制备该物质的关键所在。而产物如果具有某些特殊性质（由题目信息获得或根据所学知识判断），则要采取必要的措施来避免在生产过程中产生其它杂质。一般来说主要有如下几种情况：如果在制备过程中出现一些受热易分解的物质或产物，则要注意对温度的控制。如：侯德榜制碱中的NaHCO3；还有如H2O2、Ca（HCO3）、KMnO4、AgNO3、HNO3（浓）等物质。如果产物是一种会水解的盐，且水解产物中有挥发性的酸产生时，则要加相对应的酸来防止水解。如：制备FeCl3、AlCl3、MgCl2、 Cu（NO3）2等物质时，要蒸干其溶液得到固体溶质时，都要加相应的酸或在酸性气流中干燥来防止它水解，否则得到的产物分别是Fe2O3 、Al2O3 、MgO、CuO；而像Al2 ( SO4 ) 3 、NaAlO2 、Na2CO3等盐溶液,虽然也发生水解,但产物中Al (OH) 3 、H2SO4 、NaHCO3 、NaOH 都不是挥发性物质,在蒸发时,抑制了盐的水解,最后得到的还是溶质本身。 如果产物是一种强的氧化剂或强的还原剂，则要防止它们发生氧化还原的物质，如：含Fe2+、SO32-等离子的物质，则要防止与氧化性强的物质接触。如果产物是一种易吸收空气中的CO2或水（潮解或发生反应）而变质的物质（如NaOH固体等物质），则要注意防止在制备过程中对CO2或水的除去，也要防止空气中的CO2或水进入装置中。如果题目中出现了包括产物在内的各种物质的溶解度信息，则要注意对比它们的溶解度随温度升高而改变的情况，根据它们的不同变化，找出合适的分离方法。在07、08两年中都考了与溶解度有关的流程题，足以说明它的重要性。2、寻找在制备过程中所需的原料，写出主要的化学反应文程式或制备原理，从中了解流程图。从近几年的高考题目中会发现，大多数题目都会给出制备物质时所需的原料，但一般会涉及到物质的分离、提纯的操作。所以在明确了实验目的之后，再写出主要的反应方程式，观察有没有副产品，如果有，剩余的步骤就是分离提纯了。例2： 为了预防碘缺乏症，国家规定每千克食盐中应含4050mg碘酸钾。碘酸钾晶体有较高的稳定性，但在酸性溶液中，碘酸钾是一种较强的氧化剂，能跟某些还原剂作用生成碘；在碱性溶液中，碘酸钾能被氯气、次氯酸等强氧化剂氧化为更高价的碘的含氧酸盐。 工业生产碘酸钾的流程如下：（1）碘、氯酸钾和水混合后的反应为：I2+ KClO3 + H2O KH（IO3）2 + KCl+ Cl2。已知反应时，两种还原产物所得电子数目相同，请配平该反应的化学方程式： 。（2）混合反应后，用稀酸酸化的作用是 ，加入稀酸A为（ ） A. 盐酸 B .硝酸 （3）X的化学式为 ；写出用试剂X调节pH的化学方程式 （4）生产中，如果省去“酸化”、“逐氯”、“结晶、过滤”这三步操作，直接用试剂X调整反应后溶液的pH，对生产碘酸钾的影响是 。（5）加碘盐中加碘酸钾，而不采用加碘化钾的理由是 分析：通过审题可知，该流程的目的是制备碘酸钾（KIO3），所需的原料是碘、氯酸钾、水等原料。题目中还告诉我们几个信息：碘酸钾晶体有较高的稳定性，但在酸性溶液中，碘酸钾是一种较强的氧化剂，能跟某些还原剂作用生成碘；在碱性溶液中，碘酸钾能被氯气、次氯酸等强氧化剂氧化为更高价的碘的含氧酸盐。问题（1）中也告诉了