电化学复习讲义及答案

电化学复习讲义

一、原电池

1．原电池装置考查变迁

(1)盐桥的作用：原电池装置由装置①到装置②的变化是由盐桥连接两个“半电池装置”，其中盐桥的作用有三种：a.隔绝正负极反应物，避免直接接触，导致电流不稳定；b.通过离子的定向移动，构成闭合回路；c.平衡电极区的电荷。

(2)离子交换膜作用：由装置②到装置③的变化是“盐桥”变成“质子交换膜”。离子交换膜是一种选择性透过膜，允许相应离子通过，离子迁移方向遵循电池中离子迁移方向。

2．图解原电池中闭合回路的形成

3．原电池电极反应式的书写

(1)一般电极反应式的书写

(2)复杂电池反应的电极反应式书写

复杂的电极反应式＝总反应式－较简单一极的电极反应式如CH4碱性燃料电池负极反应式的书写：

CH4＋2O2＋2OH－===CO2－3＋3H2O……总反应式

2O2＋4H2O＋8e－===8OH－……正极反应式

CH4＋10OH－－8e－===7H2O＋CO2－3……负极反应式4．两类常考的新型电池

(一)可充电电池

可充电电池的放电过程遵循原电池的工作原理，充电过程遵循电解池的工作原理。

(1)充电时电极的连接：充电的目的是使电池恢复其供电能力，因此负极应与电源的负极相连以获得电子，可简记为正正负负。即：负接负后作阴极，正接正后做阳极。

(2)工作时的反应式：同一电极上的电极反应式，电池的总反应方程式在充电与放电时，形式上恰好是相反的。

①充电时阴极的电极反应式是该电池放电时的负极反应式的“逆反应”。

②充电时阳极的电极反应式是该电池放电时的正极反应式的“逆反应”。

(3)同一电极周围，充电与放电时pH的变化趋势也恰好相反。OH－生成区或H＋消耗区，pH增大；OH－消耗区或H＋生成区，pH 减小。

(二)燃料电池

(1)燃料电池中，通入O2的一极为正极，书写方法是：

①首先书写正极反应式：

酸性介质：4H＋＋O2＋4e－===2H2O；

碱性介质：2H2O＋O2＋4e－===4OH－。

②然后用总反应式减去正极反应式得到负极反应式，相减时要求两极得失电子总数相等(即将总反应式中的O2按比例消去)。

(2)下面以CH3OH、O2燃料电池为例，分析电极反应式的书写。

①酸性介质，如H2SO4。

CH3OH在负极上失去电子生成CO2气体，O2在正极上得到电

子，在H＋作用下生成H2O。电极反应式为负极：CH3OH－6e－＋H2O===CO2↑＋6H＋

正极：3

2O2＋6e

－＋6H＋===3H2O

②碱性介质，如KOH溶液。

CH3OH在负极上失去电子，在碱性条件下生成CO2－3，1 mol CH3OH失去6 mol e－，O2在正极上得到电子生成OH－，电极反应式为

负极：CH3OH－6e－＋8OH－===CO2－3＋6H2O

正极：3

2O2＋6e

－＋3H2O===6OH－

③熔融盐介质，如K2CO3。

在电池工作时，CO2－3移向负极。CH3OH在负极上失去电子，在CO2－3的作用下生成CO2气体，O2在正极上得到电子，在CO2的作用下生成CO2－3，其电极反应式为

负极：CH3OH－6e－＋3CO2－3===4CO2↑＋2H2O

正极：3

2O2＋6e

－＋3CO2===3CO2－3

④掺杂Y2O3的ZrO3固体作电解质，在高温下能传导正极生成的O2－。

根据O2－移向负极，在负极上CH3OH失电子生成CO2气体，而O2在正极上得电子生成O2－，电极反应式为

负极：CH3OH－6e－＋3O2－===CO2↑＋2H2O

正极：3

2O2＋6e

－===3O2－

【可逆反应与原电池中可变电极】

例题1．控制适合的条件，将反应2Fe3＋＋2I－⇌2Fe2＋＋I2

设计成如图所示的原电池。下列判断不正确的是(D)

A．反应开始时，乙中发生氧化反应

B．反应开始时，甲中Fe3＋被还原

C．电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态

D．电流计读数为零后，在甲中溶入FeCl2固体，乙中的石墨电极为负极

解析：因乙中I－失去电子放电，元素的化合价升高，则发生氧化反应，故A正确；由总反应方程式知，Fe3＋被还原成Fe2＋，则发生还原反应，故B正确；当电流计读数为零时，说明没有电子发生转移，则反应达到平衡，故C正确；当加入Fe2＋，导致平衡逆向移动，则Fe2＋失去电子生成Fe3＋，作负极，而乙中石墨作正极，故D 错误。

2．已知反应AsO3－4＋2I－＋2H＋⇌AsO3－3＋I2＋H2O是可逆反应。设计如图所示装置(C1、C2均为石墨电极)，分别进行下述操作：Ⅰ.向B烧杯中逐滴加入浓盐酸；Ⅱ.向B烧杯中逐滴加入40% NaOH 溶液。结果发现电流表指针均发生偏转。据此，下列判断正确的是(C)

A．操作Ⅰ过程中，C1为正极

B．操作Ⅱ过程中，盐桥中的K＋移向B烧杯溶液

C．Ⅰ操作过程中，C2棒上发生的反应为AsO3－4＋2H＋＋2e－

===AsO3－3＋H2O

D．Ⅱ操作过程中，C1棒上发生的反应为2I－－2e－===I2

解析：操作Ⅰ过程中，在烧杯B中发生反应AsO3－4＋2e－＋2H＋===AsO3－3＋H2O，C2为正极，C1为负极，A错误；操作Ⅱ过程中，由于加入NaOH溶液，反应消耗H＋，平衡逆向移动，AsO3－3失去电子变为AsO3－4，所以C2为负极，C1为正极，在原电池中，阳离子移向正极，即移向A烧杯溶液，B错误；Ⅰ操作过程中，C2棒上发生还原反应，电极反应为AsO3－4＋2H＋＋2e－===AsO3－3＋H2O，C正确；Ⅱ操作过程中，C1棒上发生的反应为I2＋2e－===2I－，D错误。

3．(2017·湖南郴州一模)乙醇燃料电池中采用磺酸类质子溶剂，