高考总复习_电极反应式的写法.doc

高考总复习 电极反应式的写法
考纲要求
1． 理解原电池的工作原理并正确书写各种化学电源的电极反应和总反应方程式；
　　2．理解电解池的工作原理并正确书写电极反应和总反应方程式。
考点梳理
考点一：正确书写原电池的电极反应式
　　1．先确定原电池的正负极，列出正、负电极上的反应物质，在等式的两边分别写出反应物和生成物。
　　2．要注意电解质溶液的酸碱性：
　　要点诠释：
　　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，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－。
　　在酸性溶液中：　　负极：2H2－4e－= 4H +；　　　　正极：O2 + 4H+ + 4e－= 2H2O
　　在碱性溶液中：　　负极：2H2－4e－+4OH— =4H2O；　　正极：O2 +2H2O+ 4e－=4OH—。
　　3．要注意电子转移的数目
　　要点诠释：
　　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，要注意正负极得失电子相等。这样可避免在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．电极反应式的书写必须遵循离子方程式的书写要求：
　　要点诠释：
　　①电极反应式等式的两边原子数目及电荷必须守恒。
　　②反应式中的难溶物、难电离的物质、气体、单质、氧化物等均应写成化学式形式。如铅蓄电池中，PbSO4为难溶物，电极反应式为：
　　负极：Pb(s)+SO42－(aq)－2e－＝PbSO4(s)，
　　正极：PbO2(s)+4H+(aq)+SO42－(aq)+2e－＝PbSO4(s)+2H2O(l)。
　　③注意电解质溶液的成分对正负极反应产物的影响。如负极反应生成的阳离子若与电解质溶液的阴离子反应，则电解质溶液的阴离子应写入电极反应式，例如Fe与Cu在NaOH溶液中形成原电池，负极反应为Fe+2OH－－2e－=Fe(OH)2。
　　5.抓住总的反应方程式
　　要点诠释：
　　正负极反应式相加得到电池反应的总的化学方程式。若能写出总反应式，可以减去较易写出的电极反应式，从而写出较难书写的电极方程式。
　　注意相加减时电子得失数目要相等。
　　6．常见燃料电池的电极反应式：
电池
电极
反应
酸性电解质
碱性电解质
氢氧燃料电池
负极
2H2－4e－＝4H+
2H2+4OH－－4e－＝4H2O
正极
O2+4H++4e－＝2H2O
O2+2H2O+4e－＝4OH－
总反应
2H2+O2＝2H2O
2H2+O2＝2H2O
甲烷燃料电池
负极
CH4+ 2H2O－8e－=CO2+ 8H+
CH4+10OH－－8e－=CO32－+7H2O
正极
2O2+ 8H++ 8e－＝4H2O
2O2+4H2O+8e－=8OH－
总反应
CH4+ 2O2= CO2+ 2H2O
CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O
甲醇燃料电池
负极
2CH3OH + 2H2O－12e－= 2CO2+ 12H+
2CH3OH+16OH－－12e－=2CO32－+12H2O
正极
3O2+12H++12e－＝6H2O
3O2+6H2O+12e－=12OH－
总反应
2CH3OH+ 3O2= 2CO2+ 4H2O
2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O
　　要点诠释：
　　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，故不放出CO2。
考点梳理
考点二、正确书写电解池的电极反应式
1．在阴极：
　　发生还原反应，常见阳离子得到电子被还原的顺序为：
　　Na+ < Al3+ < Fe2+ < H+ < Cu2+ < Fe3+ < Ag+
　　要点诠释：
　　①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。
　　②　阴阳离子在两极上放电顺序复杂，与离子性质、溶液浓度、电流强度、电极材料等都有关，不应将放电顺序绝对化，以上仅是一般规律，有时会有调整。如电镀锌时，需控制条件，使得电子能力：Zn2+＞H+
　　2．在阳极：
　　（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及Ag前的金属单质），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阴离子放电（发生氧化反应），应根据离子的放电顺序书写电极反应式。
　　常见阴离子失去电子被氧化的顺序为：
　　S2-＞＞I-＞Br-＞Cl-＞OH-＞含氧酸根离子＞F-。
典型例题
类型一、燃料电池的电极反应式
1、 CH3OH和O2在KOH溶液中组成燃料电池，该电池的负极反应式为_____。
2 【答案】CH3OH－6e－+ 8OH－=　　CO32－+6H2O，O2+2H2O+4e-=4OH-
　　【解析】
　　第一步：找氧化还原反应中的对应关系：氧化剂——还原产物；还原剂——氧化产物。即：负极：CH3OH（还原剂）→ CO32－ （氧化产物）。
　　第二步：分析电子转移的物质的量，CH3OH中碳元素为－2价，CO32－中碳元素为+4价，1 mol CH3OH转移6 mol电子，即负极：CH3OH→ CO32－+6e－。
　　第三步：依据电荷原理配平以上电极反应式，缺少的物质从反应介质中寻找。因为该电池为碱性电池，而且左右相差8 mol负电荷，所以应该在左边添加8 mol OH－。即：
　　负极：CH3OH—6e－+ 8OH－ = CO32－　　
　　第四步：配平质量守恒，使等号两边各原子数相等，等号左边有OH－，则右边缺H2O，所以负极反应式为：CH3OH－6e－+ 8OH－=CO32－+ 6H2O
　　同理，正极反应式为：O2+2H2O+4e-=4OH-
　　【总结升华】也可先写出配平的总反应式：2CH3OH+3O2+4OH—=2CO32—+6H2O和正极反应式：O2+2H2O+4e-=4OH-，然后用前者减去后者即得出负极反应式。

　【变式1】若将例1中的KOH碱性环境变为酸性环境，则该电池的负极反应式为_____。
答案与解析
　　【答案】CH4+ 2H2O－8e－=CO2+ 8H+
　　【解析】还原剂为CH4，氧化产物为CO2，在负极1 mol CH4生成CO2共转移8 mol 电子，在上题第三步中需要在右边添加8 mol H+，即负极电极反应式为：CH4+ 2H2O－8e－=CO2+ 8H+
【变式2】据报道，摩托罗拉公司的一种以甲醇为原料、以KOH为电解质的用于手机的可充电的高效燃料电池，充一次电可持续使用一个月。关于该电池的叙述错误的是
　　A、放电时，正极反应为：O2　+ 4e－ + 4H+　=2H2O
　　B、放电时，负极反应为：CH3OH－6e－+ 8OH－ =CO32－ + 6H2O
　　C、充电时，原电池的负极与电源的正极相连接
　　D、充电时，阴极反应为：4OH－－4e－=2H2O + O2↑
【答案】B
　　【解析】放电时，正极是O2得电子，但溶液是碱性的，电极反应式是：O2+ 4e－+ 　　2H2O = 4OH－。充电时，原电池的负极与电源的负极相连接，使发生了氧化反应的原电池的负极被还原，阴极发生的是得电子的还原反应，即：CO32－+ 6e－+ 6H2O =CH3OH + 8OH－。
类型二、可充电电池电极反应式的书写
　　2、镍镉（Ni－Cd）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：Cd＋2NiO(OH)＋2H2OCd(OH)2＋2Ni(OH)2，写出放电时负极反应式和充电时阴极反应式。
　【答案】负极：Cd－2e－＋2OH－=Cd(OH)2；阴极：Cd(OH)2＋2e－=Cd＋2OH－。
　　【解析】
　　放电时负极反应式为：Cd－2e－＋2OH－=Cd(OH)2；
　　正极反应式为：NiOOH－e－＋H2O = Ni(OH)2－e－ ＋OH-。
　　充电时，阳极电极反应式为：Ni(OH)2－e－ ＋OH-=NiOOH＋H2O；
　　阴极反应式为：Cd(OH)2＋2e－=Cd＋2OH－。
　　【总结升华】放电是原电池反应，充电是电解过程。放电后负极变成阴极，正极变成阳极。即：负极阴极，正极阳极。
　　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阴极反应、原电池的正极反应与电解池的阳极反应互为逆反应，即可快速写出充电时的电极反应式。
　【变式1】铅蓄电池的电极反应式错误的是：
　　A．负极：Pb－2e－＝Pb2+；
　　B．正极：PbO2(s)+4H+(aq)+SO42－(aq)+2e－＝PbSO4(s)+2H2O(l)
　　C．阳极：PbSO4(s)+2H2O(l)－2e－=PbO2(s)+4H+(aq)+SO42－(aq)；
　　D．阴极：PbSO4(s)+2e－=Pb(s)+SO42－(aq)
答案与解析
　　【答案】A
　　【解析】放电时负极电极反应式应为：Pb(s)+SO42－(aq)－2e－＝PbSO4(s)。
　　【变式2】高功率Ni/MH（M表示储氢合金）电池已经用于混合动力汽车。总反应方程式如下：
　　Ni(OH)2 + MNiOOH +MH
　　已知，电池使用KOH溶液做电解质溶液；原电池正极反应式为NiOOH+ H2O ＋e－＝Ni(OH)2 + OH－，负极反应式为__________。
【答案】MH + OH－- e－＝M + H2O
类型三、电解池中的电极反应式
　3、写【解析】由于电极材料为石墨，是惰性电极，不参与电极反应，则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-。

出用石墨作电极，电解饱和食盐水的电极反应式。
【变式1】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电极反应式。
答案与解析
【答案】阳极：Cu－2e-= Cu2+，阴极：2H++2e-=H2↑或2H2O+2e-=H2↑+2OH-。
　　【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：Cu－2e-= Cu2+，
　　阴极：2H++2e-=H2↑或2H2O+2e-= H2↑+2OH-。
【变式2】电解尿素[CO(NH2)2]的碱性溶液制氢的装置示意图如下图所示（电解池中隔膜仅阻止气体通过，阴、阳极均为惰性电极）。
　　电解时，阳极的电极反应式为__________。
　【答案】CO(NH2)2+8OH——6 e-=CO32-+N2↑+ 6H2O
巩固练习
一、选择题（每题有1~2个选项符合题意）
　　1．碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。锌锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为：
　　Zn +2MnO2 +2H2O =Zn(OH)2 +2MnOOH
　　下列说法错误的是（　　 ）
　　A．电池工作时，负极电极反应式为：Zn+2OH－－2e－=Zn(OH)2；
　　B．电池正极的电极反应式为：2MnO2 +2H2O +2e－=2MnOOH +2OH－
　　C．电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极
　　D．电池工作时，阴离子移向负极。

　　2．微型钮扣电池在现代生活中有广泛应用。有一种银锌电池，其电极分别是Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH，电极反应为: Zn+2OH--2e－=ZnO+H2O；Ag2O+H2O+2e－=2Ag+2OH-。根据上述反应式，判断下列叙述中正确的
是（　　 ）
　　A．在使用过程中，电池负极区溶液的pH减小
　　B．使用过程中，电子由Ag20极经外电路流向Zn极
　　C．Zn是负极，Ag2O是正极
　　D．Zn电极发生还原反应，Ag2O电极发生氧化反应

　　3．电子表所用的纽扣电池的两极材料为锌和氧化银，电解质溶液为KOH溶液，其总反应式为：Zn+Ag2O+H2O=2Ag+Zn(OH)2，下列判断不正确的是　　 ）
　　A．Zn为负极，电极反应为：Zn+2OH－－2e－=Zn(OH)2；
　　B．Ag2O为正极，电极反应为：Ag2O+H2O+2e－=2Ag+2OH－
　　C．电池工作时，负极附近溶液的pH减小
　　D．电池工作时，整个溶液中的OH－离子的物质的量增大

　　4．高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池能长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为：
　　3Zn + 2K2FeO4 + 8H2O3Zn(OH)2 + 2Fe(OH)3 + 4KOH，下列叙述错误的是　　　　　　
　　A．放电时负极反应为：3Zn－6e－+6OH－= 3Zn(OH)2

　　B．放电时正极反应为：2FeO42－+ 8H2O+6e－=2Fe(OH)3+10OH－
　　C．充电时阳极反应为：2Fe(OH)3+6e－+ 10 OH－= 2FeO42－+ 8H2O
　　D．充电时阴极反应为：3Zn(OH)2+6e－= 3Zn +6OH－

　　5．蓄电池在放电时起原电池的作用，在充电时起电解池的作用。下面是爱迪生蓄电池分别在充电和放电时发生的反应：

　　下列有关爱迪生蓄电池的推断错误的是（　　 ）
　　A．放电时负极反应式为：Fe－2e－+2OH－=Fe(OH)2；
　　B．放电时正极反应式为：NiO2+2e－+2H2O=Ni(OH)2+2OH－。
　　C．充电时阴极反应式为：Fe(OH)2+2e－=Fe+2OH－；
　　D．电池的电解液为碱性溶液，电池充电过程中，阳极附近溶液的pH升高

　　6．将两个铂电极插入H2SO4溶液中，向两极分别通入H2和O2，即构成酸性氢氧燃料电池。下列叙述不正确的是
　　A．负极反应式为：2H2－4e－＝4H+
　　B．正极反应式是：O2+4H++4e－＝2H2O
　　C．负极反应式是：2H2+4OH－－4e－＝4H2O
　　D．正极反应式是：O2+2H2O+4e－＝4OH－

　　7.将两个铂电极插入KOH溶液中，向两极分别通入CH4和O2，即构成甲烷燃料电池。下列叙述不正确的是　
　　A．通入CH4的电极为负极，电极反应式为：CH4+10OH――8e=CO32－+7H2O
　　B．正极发生氧化反应，其电极反应式是：O2+2H2O+4e－=4OH－
　　C．此电池工作时溶液中阴离子向负极移动
　　D．该电池使用一段时间后应补充KOH溶液

　　8．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。下列说法不正确的是
　　A．放电时，负极反应为：Li—e-=Li+
　　B．放电时，正极反应为：Li++e-=Li
　　C．充电时，阳极反应为：Li2Mn2O4—e-= Li++LiMn2O4
　　D．充电时，阴极反应为：Li++e-=Li

　　9．下列关于右图装置的说法正确的是
　　A．若断开K1连接K2，X、Y均为石墨，Z是NaCl溶液，则X附近能得到氢氧化钠
　　B．若断开K1连接K2，X是纯铜，Y是粗铜，Z是CuSO4溶液，则该装置可用于铜的精炼
　　C．若断开K2连接K1，X是Cu，Y是Fe，Z是含有空气的海水，则该装置可用于保护Fe
　　D．若断开K2连接K1，X是Cu，Y是Zn，Z是稀H2SO4，则溶液中的SO42-移向Y极

　　10．铅蓄电池的示意图如右图所示。下列说法正确的是
　　A．放电时，N为负极，其电极反应式为：PbO2+SO42－+4H++2e－=PbSO4+2H2O
　　B．放电时，c(H2SO4)不变，两极的质量增加
　　C．充电时，阳极反应式为：PbSO4+2e－= Pb+SO42－
　　D．充电时，若N连电源正极，则该极生成PbO2

　　11．某小组为研究电化学原理，设计如图装置。下列叙述不正确的是
　　A．a和b用导线连接时，正极发生的反应：Cu2++2e-　　=Cu
　　B．a和b不连接时，铁片质量会增加，原因是发生：Cu2+ + Fe = Cu + Fe2+
　　C．无论a和b是否连接，铁片均被腐蚀，溶液从蓝色逐渐变成浅绿色
　　D．a和b分别连接电源正、负极，Cu电极发生的反应：4OH-—4e-　　= 2H2O + O2 ↑

　　12．用石墨作阳极，Fe作阴极，电解 H 2SO4溶液，下列说法正确的是
　　A．阴极反应式为：O2+4H++4e－＝2H2O
　　B．阳极反应式为：4OH――4e―=2H2O+O2↑
　　C．电解后溶液的pH不变　　
　　D．电解时SO42— 向阳极移动

二、填空题：
　　1．如图所示，组成一个原电池。

　　(1)当电解质溶液为稀硫酸时：
　　①Fe电极是__________(填“正”或“负”)极，其电极反应为____________，该反应是__________(填“氧化”或“还原”)反应；
　　②Cu电极是__________电极，其电极反应为______________________，该反应是__________反应．
　　(2)当电解质溶液为足量的稀硝酸时：
　　①Fe电极是_____极，其电极反应为__________，该反应是_____反应；
　　②Cu电极是_____极，其电极反应为__________，该反应是_____反应．
　　2．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。
　　3．某原电池中，电解质溶液为KOH(aq)，分别向负极通入C2H4、CO，分别向正极通入O2，试完成下列问题：
　　(1)当分别通入C2H4和O2时：
　　①正极反应：_______________；
　　②负极反应：_______________；
　　③电池总反应：________________________；
　　④溶液pH的变化：__________(填“增大”“减小”或“不变”，下同)。
　　(2)当分别通入CO和O2时：
　　①正极反应：_______________；
　　②负极反应：_______________；
　　③电池总反应：_______________；
　　④溶液pH的变化：_______________．
【巩固练习】 　　一、选择题
　　1．C
　　2．AC
　　3．D
　　【解析】从题干中的总反应式可以看出，电池工作时，整个溶液中的离子的OH－物质的量不变。
　　4．C
　　【解析】C项，阳极应失电子，反应为：2Fe(OH)3－6e－+ 10 OH－= 2FeO42－+ 8H2O
　　5．D
　　【解析】充电时，阳极反应为：Ni(OH)2－2e－+2OH－=NiO2+2H2O；阳极附近OH－离子浓度降低，则阳极附近溶液的pH降低。
　　6．CD
　　7．B
　　【解析】B项，正极发生的是还原反应。
　　8．B
　　【解析】放电时，正极反应为：Li++LiMn2O4+e-= Li2Mn2O4
　　9．D
　　10．D
　　【解析】
　　A项，放电时，N应为正极；B项，放电时，
　　c(H2SO4)减少；C项，充电时，阳极反应式为：PbSO4+2H2O－2e－=PbO2+4H++SO42－。
　　11．D
　　【解析】D项，a和b分别连接电源正、负极，Cu电极发生的反应为：Cu —2e-=Cu2+
　　12．BD
　　二、填空题
　　1．
　　【答案】
　　(1)①负 ，Fe－2e－＝Fe2＋ ，氧化；
　　②正，2H＋＋2e－＝H2↑， 还原。
　　(2)①负，Fe－3e－＝Fe3＋， 氧化；②正，4H＋＋NO＋3e－＝NO↑＋2H2O，还原。
　　2．
　　【答案】负极：2Zn－4e-= 2Zn2+，正极：O2+ 4H++ 4e-= 2H2O 。
　　【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：2Zn－4e-= 2Zn2+，正极：O2+ 4H++ 4e-= 2H2O 。
　　3．
　　【答案】
　　(1)①3O2＋12e－＋6H2O＝12OH－　　 ②C2H4－12e－＋16OH－＝2CO＋10H2O　　
　　③C2H4＋3O2＋4OH－＝2CO＋4H2O　　 ④减小
　　(2) (1)①O2＋4e－＋4H＋＝2H2O　　 ②2CO－4e－＋2H2O＝2CO2＋4H＋　　
　　③2CO＋O2＝2CO2↑　　 ④不变

高考总复习 电极反应式的写法（提高）
典型例题
类型一、燃料电池的电极反应式
　　1、CH4和O2在KOH溶液中组成燃料电池，该电池的负极反应式为_____　　　　　　。
【答案】CH4+10OH－－8e－=CO32－7H2O
　　【解析】
　　第一步：找氧化还原反应中的对应关系：氧化剂——还原产物；还原剂——氧化产物。即：负极：CH3OH（还原剂）→ CO32－ （氧化产物）。
　　第二步：分析电子转移的物质的量，CH4中碳元素为－4价，CO32－中碳元素为+4价，1mol CH4失去8 mol电子，即负极：CH4—8e－→ CO32－。
　　第三步：依据电荷原理配平以上电极反应式，缺少的物质从反应介质中寻找。因为该电池为碱性电池，而且左右相差10mol负电荷，所以应该在左边添加10 mol OH－。即：
　　负极：CH4—8e－+ 10OH－ = CO32－　　
　　第四步：配平质量守恒，使等号两边各原子数相等，等号左边有OH－，则右边缺H2O，所以负极反应式为：CH4+10OH－－8e－=CO32－+7H2O
　　同理，正极反应式为：O2+2H2O+4e-=4OH-
　　【总结升华】也可先写出配平的总反应式：CH4+2O2+2OH—=CO32-+3H2O和正极反应式：O2+2H2O+4e-=4OH-，然后用前者减去后者即得出负极反应式。

【变式1】若将KOH的碱性反应环境变为酸性环境，则该电池的负极反应式为_____　　　　。
答案与解析
　　【答案】CH3OH-6e－+H2O =　　CO2↑+ 6H+
　　【解析】
　　还原剂为CH3OH，氧化产物为CO2，在负极1 mol CH3OH生成CO2共转移6 mol 电子，在上题第三步中需要在右边添加6 mol H+，在第四步中应该有1 mol H2O参加反应，即负极电极反应式为：CH3OH－ 6e－+H2O=CO2↑+ 6H+

【变式2】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（2）、碱性条件(3) 固体电解质（高温下能传导O2-）
　　（4）熔融碳酸盐（如：熔融K2CO3）环境下
【答案】
　　（1）酸性条件：
　　燃料电池总反应：CH4+2O2=CO2+2H2O　　　　 ①
　　燃料电池正极反应：O2+4H++4e-=2H2O　　 ②
　　①-②×2，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　　　　 ①
　　燃料电池正极反应：O2+2H2O+4e-=4OH-　　　　　　　　 ②
　　①-②×2，得燃料电池负极反应：CH4+10OH--8e-=CO+7H2O
　　（3）固体电解质（高温下能传导O2-）：
　　燃料电池总反应：CH4+2O2=CO2+2H2O　　 ①
　　燃料电池正极反应：O2+4e-=202-　　　　　　　　②
　　①-②×2，得燃料电池负极反应：CH4+4O2--8e-=CO2+2H2O
　　（4）熔融碳酸盐（如：熔融K2CO3）环境下：
电池总反应：CH4+2O2＝CO2+2H2O。正极电极反应式：O2+2CO2+4e－＝2CO。电池总反应-正极电极反应式得负极反应式：CH4+4CO-8e－=5CO2+2H2O
　　【变式3】据报道，摩托罗拉公司的一种以甲醇为原料、以KOH为电解质的用于手机的可充电的高效燃料电池，充一次电可持续使用一个月。关于该电池的叙述错误的是
　　A、放电时，正极反应为：O2　　+ 4e－ + 4H+　　=2H2O
　　B、放电时，负极反应为：CH3OH－6e－+ 8OH－ =CO32－ + 6H2O
　　C、充电时，原电池的负极与电源的正极相连接
　　D、充电时，阴极反应为：4OH－－4e－=2H2O + O2↑
【答案】B
　　【解析】放电时，正极是O2得电子，但溶液是碱性的，电极反应式是：O2+ 4e－+ 　　2H2O = 4OH－。充电时，原电池的负极与电源的负极相连接，使发生了氧化反应的原电池的负极被还原，阴极发生的是得电子的还原反应，即：CO32－+ 6e－+ 6H2O =CH3OH + 8OH－。
类型二、可充电电池电极反应式的书写
　　2、镍镉（Ni－Cd）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：Cd＋2NiO(OH)＋2H2OCd(OH)2＋2Ni(OH)2，写出放电时负极反应式和充电时阴极反应式。
【答案】负极：Cd－2e－＋2OH－=Cd(OH)2；阴极：Cd(OH)2＋2e－=Cd＋2OH－。
　　【解析】放电时负极反应式为：Cd－2e－＋2OH－=Cd(OH)2；
　　正极反应式为：NiOOH－e－＋H2O = Ni(OH)2－e－ ＋OH-。
　　充电时，阳极电极反应式为：Ni(OH)2－e－ ＋OH-=NiOOH＋H2O；
　　阴极反应式为：Cd(OH)2＋2e－=Cd＋2OH－。
　　【总结升华】放电是原电池反应，充电是电解过程。放电后负极变成阴极，正极变成阳极。即：负极阴极，正极阳极。
　　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阴极反应、原电池的正极反应与电解池的阳极反应互为逆反应，即可快速写出充电时的电极反应式。

　【变式1】铅蓄电池的电极反应式错误的是：
　　A．负极：Pb－2e－＝Pb2+；
　　B．正极：PbO2(s)+4H+(aq)+SO42－(aq)+2e－＝PbSO4(s)+2H2O(l)
　　C．阳极：PbSO4(s)+2H2O(l)－2e－=PbO2(s)+4H+(aq)+SO42－(aq)；
　　D．阴极：PbSO4(s)+2e－=Pb(s)+SO42－(aq)
答案与解析
　　【答案】A
　　【解析】放电时负极电极反应式应为：Pb(s)+SO42－(aq)－2e－＝PbSO4(s)。
【变式2】高功率Ni/MH（M表示储氢合金）电池已经用于混合动力汽车。总反应方程式如下：
　　Ni(OH)2 + MNiOOH + MH
　　已知，电池使用KOH溶液做电解质溶液；原电池正极反应式为NiOOH+ H2O ＋e－＝Ni(OH)2 + OH－，负极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
　【答案】MH + OH－- e－＝M + H2O

　　【变式3】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被还原，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LiCoO2+C6CoO2+LiC6。则下列说法正确的是(　　 )
　　A．放电时，电池的正极反应为LiC6－e－=Li++C6
　　B．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
【答案】B
　　【解析】A项，放电时，电池的正极得e－，发生还原反应，A项错误；B项，放电时发生原电池反应，电池正极反应为还原反应，B项正确；C项，含活泼氢的有机物作电解质，易得电子；D项，锂的相对原子质量小，其密度小，所以锂离子电池的比能量高。故选B。
类型三、电解池中的电极反应式
3、写出用石墨作阳极，Fe作阴极，电解CuSO4溶液的电极反应式和电解总方程式。
【答案】阴极： Cu2++2e－=Cu， 阳极：4OH－－4e－=2H2O+O2↑
　　【解析】
　　石墨作阳极，Fe作阴极，两电极都不反应。
　　阳离子放电顺序：Cu2+＞H+，故Cu2++2e－=Cu
　　阴离子放电顺序：OH－＞SO42－，故4OH－－4e－=2H2O+O2↑
　　总方程式为：
　　2Cu2++2H2O2Cu+O2↑+4H+或2CuSO4+2H2OCu+O2↑+2H2SO4
　【变式1】若铜作电极电解饱和食盐水，写出电极反应式。
答案与解析
　　【答案】阳极：Cu－2e-= Cu2+，阴极：2H++2e-=H2↑或2H2O+2e-=H2↑+2OH-。
　　【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：Cu－2e-= Cu2+，
　　阴极：2H++2e-= H2↑或2H2O+2e-=H2↑+2OH-。
　　【变式2】若铂作电极电解硫酸钠溶液，写出电极反应式及电解总化学方程式。
答案与解析
【答案】
　　阳极： 4OH－—4e－＝O2↑+2H2O
　　阴极： 4H++4e－＝2H2↑
电解总化学方程式：2H2OH2↑+O2↑
巩固练习
一、选择题（每题有1~2个选项符合题意）
　　1．在碱性锌锰干电池中，已知氢氧化钾为电解质，发生的电池总反应为：Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2。则下列对该电池的电极反应书写正确的是(　　 )
　　A．负极反应为Zn－2e－=Zn2+
　　B．负极反应为Zn+2H2O－2e－=Zn(OH)2+H+
　　C．正极反应为2MnO2+2H+2e－=2MnOOH
　　D．正极反应为2MnO2+2H2O+2e－=2MnOOH+2OH－

　　2．电子表所用的纽扣电池的两极材料为锌和氧化银，电解质溶液为KOH溶液，其总反应式为：Zn+Ag2O+H2O=2Ag+Zn(OH)2，下列判断不正确的是（　　 ）
　　A．Zn为负极，电极反应为：Zn+2OH－－2e－=Zn(OH)2；
　　B．Ag2O为正极，电极反应为：Ag2O+H2O+2e－=2Ag+2OH－
　　C．电池工作时，负极附近溶液的pH减小
　　D．电池工作时，整个溶液中的OH－离子的物质的量增大

　　3．LiFePO4电池具有稳定性高、安全、对环境友好等优点，可用于电动汽车。电池反应为：FePO4+LiLiFePO4，电池的正极材料是LiFePO4，负极材料是石墨，含Li＋导电固体为电解质。下列有关LiFePO4电池说法正确的是
　　A．可加入硫酸以提高电解质的导电性
　　B．放电时电池内部Li＋向负极移动
　　C．充电过程中，电池正极材料的质量减少
　　D．放电时电池正极反应为：FePO4+Li++e-=LiFePO4

　　4．高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池能长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为：
　　3Zn + 2K2FeO4 + 8H2O3Zn(OH)2 + 2Fe(OH)3 + 4KOH，下列叙述错误的是
　　A．放电时负极反应为：3Zn－6e－+6OH－= 3Zn(OH)2
　　B．放电时正极反应为：2FeO42－+ 8H2O+6e－=2Fe(OH)3+10OH－
　　C．充电时阳极反应为：2Fe(OH)3+6e－+ 10 OH－= 2FeO42－+ 8H2O
　　D．充电时阴极反应为：3Zn(OH)2+6e－= 3Zn +6OH－

　　5．蓄电池在放电时起原电池的作用，在充电时起电解池的作用。下面是爱迪生蓄电池分别在充电和放电时发生的反应：

　　下列有关爱迪生蓄电池的推断错误的是（　　 ）
　　A．放电时负极反应式为：Fe－2e－+2OH－=Fe(OH)2；
　　B．放电时正极反应式为：NiO2+2e－+2H2O=Ni(OH)2+2OH－。
　　C．充电时阴极反应式为：Fe(OH)2+2e－=Fe+2OH－；
　　D．电池的电解液为碱性溶液，电池充电过程中，阳极附近溶液的pH升高

　　6．将两个铂电极插入KOH溶液中，向两极分别通入CH4和O2，即构成甲烷燃料电池。下列叙述不正确的是
　　A．通入CH4的电极为负极，电极反应式为：CH4+10OH――8e=CO32－+7H2O
　　B．正极发生氧化反应，其电极反应式是：O2+2H2O+4e－=4OH－
　　C．此电池工作时溶液中阴离子向负极移动
　　D．该电池使用一段时间后应补充KOH溶液

　　7．把一小块镁铝合金放入6 mol/L的NaOH溶液中，可形成微型原电池。则该电池负极上发生的电极反应
为(　　 )
　　A．Mg－2e－=Mg2+　　　　　　　　 B．Al+4OH－－3e－=AlO2－+2H2O
　　C．4OH－－4e－=2H2O+O2↑　　　　 D．2H2O+2e－=2OH－+H2↑

　　8．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。下列说法不正确的是
　　A．放电时，负极反应为：Li—e-=Li+
　　B．放电时，正极反应为：Li++e-=Li
　　C．充电时，阳极反应为：Li2Mn2O4—e-= Li++LiMn2O4
　　D．充电时，阴极反应为：Li++e-=Li

　　9．如图所示装置，两玻璃管中盛满滴有酚酞溶液的NaCl饱和溶液，C（Ⅰ）、C（Ⅱ）为多孔石墨电极。断开S2，接通S1后，C（Ⅰ）附近溶液变红，两玻璃管中有气体生成。一段时间后（两玻璃管中液面未脱离电极），断开S1，接通S2，电流表的指针发生偏转。说明此时该装置形成了原电池，关于该原电池的叙述，正确的是（　　 ）。
　　A．C（Ⅰ）的电极名称是阴极
　　B．C（Ⅱ）的电极名称是负极
　　C．C（Ⅰ）的电极反应式