第1章化學(xué)反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)化專題2電極反應(yīng)式的書寫1．簡(jiǎn)單原電池電極反應(yīng)式的書寫書寫簡(jiǎn)單原電池電極反應(yīng)式時(shí)，可按照負(fù)極活潑金屬失去電子生成陽(yáng)離子，發(fā)生氧化反應(yīng)，正極陽(yáng)離子得到電子生成單質(zhì)，發(fā)生還原反應(yīng)的規(guī)律進(jìn)行書寫。首先判斷出電極反應(yīng)產(chǎn)物，然后結(jié)合電極反應(yīng)物及轉(zhuǎn)移電子數(shù)量寫出電極反應(yīng)式，最后結(jié)合質(zhì)量守恒、電荷守恒配平各電極反應(yīng)式。兩電極反應(yīng)式相加則得到電池總反應(yīng)。例1研究人員研制出一種鋰水電池，可作為魚雷和潛艇的儲(chǔ)備電源，該電池以金屬鋰為負(fù)極材料，以碳素鋼為正極材料，LiOH為電解質(zhì)，使用時(shí)加入水即可放電。(1)該電池負(fù)極的電極反應(yīng)式為：________________________________________________。(2)正極的電極反應(yīng)式：____________________，電池總反應(yīng)：____________________________。(3)放電時(shí)OH－向________極移動(dòng)，Li＋向________極移動(dòng)(填“正”或“負(fù)”)。答案(1)2Li－2e－=2Li＋(2)2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－2Li＋2H2O=2LiOH＋H2↑(3)負(fù)正2．根據(jù)總反應(yīng)寫電極反應(yīng)式若題中給出總反應(yīng)，可根據(jù)化合價(jià)的變化，分析此反應(yīng)中的氧化反應(yīng)(負(fù)極反應(yīng))和還原反應(yīng)(正極反應(yīng))，然后寫出其中較簡(jiǎn)單的電極反應(yīng)式，另一電極反應(yīng)式可用總反應(yīng)減去已寫出的電極反應(yīng)式得到。例2根據(jù)下列原電池的總反應(yīng)，寫出其電極反應(yīng)式。(1)利用反應(yīng)2Cu＋O2＋2H2SO4=2CuSO4＋2H2O可制備硫酸銅，若將該反應(yīng)設(shè)計(jì)為原電池，其負(fù)極的電極反應(yīng)式是____________________，正極的電極反應(yīng)式是_________________________________。(2)某原電池總反應(yīng)為2FeOeq\o\al(2－,4)＋3H2=Fe2O3＋4OH－＋H2O，在該原電池中：負(fù)極的電極反應(yīng)式是_____________________；正極的電極反應(yīng)式是___________________________。(1)2Cu－4e－=2Cu2＋O2＋4e－＋4H＋=2H2O(2)3H2－6e－＋6OH－=6H2O2FeOeq\o\al(2－,4)＋5H2O＋6e－=Fe2O3＋10OH－【解析】(1)將總反應(yīng)方程式拆成氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)兩個(gè)半反應(yīng)，還原劑在負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng)：2Cu－4e－=2Cu2＋；氧化劑在正極上發(fā)生還原反應(yīng)：O2＋4e－＋4H＋=2H2O。(2)將總反應(yīng)方程式拆成氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)兩個(gè)半反應(yīng)，還原劑在負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng)：3H2－6e－＋6OH－=6H2O；氧化劑在正極上發(fā)生還原反應(yīng)：2FeOeq\o\al(2－,4)＋5H2O＋6e－=Fe2O3＋10OH－。3．可充電電池電極反應(yīng)式的書寫例3某課題組以納米Fe2O3作為電極材料制備鋰離子電池(另一極為金屬鋰和石墨的復(fù)合材料)，通過(guò)在室溫條件下對(duì)鋰離子電池進(jìn)行循環(huán)充放電，成功地實(shí)現(xiàn)了對(duì)磁性的可逆調(diào)控(如圖所示)。下列說(shuō)法正確的是()A．放電時(shí)，正極的電極反應(yīng)式為Fe2O3＋6Li＋＋6e－=2Fe＋3Li2OB．該電池可以用水溶液作電解質(zhì)溶液C．放電時(shí)，F(xiàn)e在負(fù)極失電子，F(xiàn)e2O3在正極得電子D．充電時(shí)，電池被磁鐵吸引A【解析】電池放電的總反應(yīng)為Fe2O3＋6Li=2Fe＋3Li2O，單質(zhì)鋰在負(fù)極放電，電極反應(yīng)式為L(zhǎng)i－e－=Li＋，由總反應(yīng)和負(fù)極的電極反應(yīng)式可得到正極的電極反應(yīng)式為Fe2O3＋6Li＋＋6e－=2Fe＋3Li2O，A項(xiàng)正確；因?yàn)閱钨|(zhì)鋰可以與水反應(yīng)，所以電解質(zhì)溶液不能是水溶液，B項(xiàng)錯(cuò)誤；放電時(shí)，Li在負(fù)極失電子，F(xiàn)e2O3在正極得電子，C項(xiàng)錯(cuò)誤；從圖中可以看到，充電時(shí)(向左反應(yīng))，電池會(huì)遠(yuǎn)離磁鐵，即充電時(shí)電池中的單質(zhì)鐵轉(zhuǎn)化為氧化鐵，不能被磁鐵吸引，D項(xiàng)錯(cuò)誤。4．燃料電池電極反應(yīng)式的書寫(1)燃料電池的正、負(fù)極均為惰性電極，均不參與反應(yīng)。(2)正極電極反應(yīng)式的書寫正極發(fā)－，根據(jù)電解質(zhì)的不同，正極電極反應(yīng)式的書寫分以下幾種情況：①在酸性溶液中，生成的氧離子與氫離子結(jié)合生成水，電極反應(yīng)式為O2＋4e－＋4H＋=2H2O。②在堿性溶液中，氧離子與氫氧根離子不能結(jié)合，只能與水結(jié)合生成氫氧根離子，電極反應(yīng)式為O2＋4e－＋2H2O=4OH－。③在熔融碳酸鹽中，氧離子能與二氧化碳結(jié)合生成碳酸根離子，電極反應(yīng)式為O2＋2CO2＋4e－=2COeq\o\al(2－,3)。例4一種甲醇燃料電池是采用鉑或碳化鎢作為電極催化劑，在稀硫酸電解液中直接加入純化后的甲醇，同時(shí)向一個(gè)電極通入空氣。回答下列問(wèn)題：(1)這種電池放電時(shí)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：____________________________________。(2)此電池正極電極的反應(yīng)式：_________________________________________________，負(fù)極的電極反應(yīng)式：__________________________________________________________。(3)電解液中H＋向________極移動(dòng)，向外電路中釋放電子的是________極。(4)使用該燃料電池的另一個(gè)好處是_____________________________________________。(1)2CH3OH＋3O2=2CO2＋4H2O(2)3O2＋12H＋＋12e－=6H2O2CH3OH＋2H2O－12e－=2CO2＋12H＋(3)正負(fù)(4)對(duì)環(huán)境無(wú)污染【解析】(1)燃料電池的電池反應(yīng)為燃料的氧化反應(yīng)，在酸性條件下生成的CO2不與H2SO4反應(yīng)，故電總池反