微专题五 电化学思维建模
一、新型电源及电化学反应式书写
1.电极反应式书写的一般步骤(类似氧化还原反应方程式的书写)
2.已知总方程式，书写电极反应式 (1)书写步骤
①步骤一：写出电池总反应式，标出电子转移的方向和数目(ne)。 ②步骤二：找出正、负极，失电子的电极为负极；确定溶液的酸碱性。 ③步骤三：写电极反应式。 负极反应：还原剂－ne===氧化产物 正极反应：氧化剂＋ne===还原产物 (2)书写技巧
若某电极反应式较难写时，可先写出较易的电极反应式，用总反应式减去较易写的电极反应式，即可得出较难写的电极反应式。如：CH3OCH3(二甲醚)酸性燃料电池中： 总反应式：CH3OCH3＋3O2===2CO2＋3H2O 正极：3O2＋12H＋12e===6H2O
负极：CH3OCH3＋3H2O－12e===2CO2＋12H
特别提醒 简单电极反应中转移的电子数，必须与总方程式中转移的电子数相同。 3.氢氧燃料电池在四种常见介质中的电极反应总结
－
＋
＋
－－－
－
??H－2e负极?H－2e
??H－2e
222
H2－2e===2H
－－－
－2－
－＋
酸作介质
碱作介质
熔融金属氧化物作介质
＋2OH===2H2O ＋O===H2O
2－
3
＋CO===H2O＋CO2
＋
熔融碳酸盐作介质
??O＋4e正极?O＋4e
??O＋4e
222
O2＋4e＋4H===2H2O
－－－
－
酸作介质碱作介质
熔融碳酸盐作介质
＋2H2O===4OH ===2O
2－
－
熔融金属氧化物作介质
2－
＋2CO2===2CO3
二、串联电池的两大模型 1．常见串联装置图
模型一 外接电源与电解池的串联(如图)
A、B为两个串联电解池，相同时间内，各电极得失电子数相等。 模型二 原电池与电解池的串联(如图)
图乙
显然两图中，A均为原电池，B均为电解池。 2．“串联”类电池的解题流程
【专题精炼】
1.我国科学家发明的水溶液锂电池为电动汽车发展扫除了障碍，装置原理如图所示，其中固体薄膜只允许Li通过。锂离子电池的总反应为xLi＋Li1－xMn2O4
＋
LiMn2O4。下列有关说法错误的是( )
A.放电时，Li穿过固体薄膜进入水溶液电解质中 B.放电时，正极反应为Li1－xMn2O4＋xLi＋xe===LiMn2O4 C.充电时，电极b为阳极，发生氧化反应
D.该电池的缺点是存在副反应2Li＋2H2O===2LiOH＋H2↑ 【答案】 D
【解析】 Li为活泼金属，放电时，发生氧化反应，故电极a为负极，阳离子从负极移向正极，即Li穿过固体薄膜进入水溶液电解质中，然后移向电极b，A、B项正确；充电时，电池正极接电源正极，发生氧化反应，是阳极，C项正确；由于固体薄膜只允许Li通过，水不能与Li接触，故不存在Li与水的反应，D项错误。
2.硼化钒－空气电池是目前储电能力最高的电池，电池示意图如下图所示，该电池工作时的反应为：4VB2＋11O2===4B2O3＋2V2O5，下列说法正确的是( )
＋
＋
＋
－
＋
A.电极a是电源负极 B.溶液中的OH向a极移动
C.电子由VB2极经KOH溶液流向电极a
D.VB2极发生的电极反应为：2VB2＋22OH－22e===V2O5＋2B2O3＋11H2O 【答案】 D
【解析】 空气中的O2是氧化剂，故a是电源正极，A错误；电子由VB2极经外电路流向电极a，溶液不传导电子，C错误；VB2极发生的电极反应用总反应减去2H2O＋O2＋4e===4OH，D正确。
3.我国科技工作者首次提出一种新型的Li电池，该电池正极为含有I、Li的水溶液，负极为固态有机聚合物，电解质溶液为LiNO3溶液，聚合物离子交换膜作为隔膜将液态正极和固态负极隔开，其工作原理如图所示。下列有关判断正确的是( )
＋
－
＋
－
－
－
－
－
A.甲是原电池工作原理图，乙是电池充电原理图 B.放电时，液态电解质溶液的颜色加深 C.充电时，Li穿过隔膜从右侧移向左侧
＋
D.放电时，负极反应式为【答案】 D
【解析】 “负极为固态有机聚合物”，即固态有机聚合物在负极失电子，电极反应式为
，故乙是原电池工作原理图，A错误、D正确；放电时，正
极电极反应式为I3＋2e===3I，I3被还原为I，液态电解质溶液颜色变浅，B错误；充电过程为电解过程，阳离子从阳极移向阴极，即甲中Li从左侧移向右侧，C错误。
4．某同学组装了如图所示的电化学装置，电极Ⅰ为Al，其他均为Cu，则( )
＋
－
－
－
－
－
A．电流方向：电极Ⅳ→B．电极Ⅰ发生还原反应 C．电极Ⅱ逐渐溶解
D．电极Ⅲ的电极反应：Cu＋2e===Cu 【答案】A
【解析】 当多个电化学装置串联时，两电极材料活泼性相差大的作原电池，其他作电解池，由此可知图示中左边两池组成原电池，右边组成电解池。A项，电子移动方向：电极Ⅰ→
→电极Ⅳ，电流方向与电
2＋
－
→电极Ⅰ
子移动方向相反，正确；B项，原电池负极在工作中失电子，被氧化，发生氧化反应，错误；C项，原电池正极为得电子一极，铜离子在电极Ⅱ上得电子，生成铜单质，该电极质量逐渐增大，错误；D项，电解池中阳极为非惰性电极时，电极本身失电子，形成离子进入溶液中，因为电极Ⅱ为正极，因此电极Ⅲ为电解池的阳极，其电极反应式为
Cu－2e===Cu，错误。
5．下图装置中a、b、c、d均为Pt电极。电解过程中，电极b和d上没有气体逸出，但质量均增大，且增重b>d。符合上述实验结果的盐溶液是( )
－2＋
选项 A B C D
【答案】 B
【解析】 A项，当X为MgSO4时，b极上生成H2，电极质量不增加，错误；C项，X为FeSO4，Y为Al2(SO4)3，b、d极上均产生气体，错误；D项，b极上析出Cu，d极上析出Ag，其中d极增加的质量大于b极增加的质量，错误。
6．某兴趣小组的同学用如图所示装置研究有关电化学的问题。当闭合该装置的电键时，观察到电流表的指针发生了偏转。
X MgSO4 AgNO3 FeSO4 CuSO4 Y CuSO4 Pb(NO3)2 Al2(SO4)3 AgNO3
请回答下列问题：
(1)甲池为________(填“原电池”“电解池”或“电镀池”)，通入CH3OH电极的电极反应式为________________。
(2)乙池中A(石墨)电极的名称为________(填“正极”“负极”“阴极”或“阳极”)，总反应式为________________。
(3)当乙池中B极质量增加5.40 g时，甲池中理论上消耗O2的体积为________mL(标准状况下)，丙池中________极析出________g铜。
(4)若丙中电极不变，将其溶液换成NaCl溶液，电键闭合一段时间后，甲中溶液的pH将________(填“增大”“减小”或“不变”)；丙中溶液的pH将________(填“增大”“减小”或“不变”)。 【答案】