解答此类问题的方法有两种:一是根据电解方程式或电极反应式,根据计量数关系列比例式求解;二是利用各电极、线路中转移的电子数目守恒的特征,列等式求解。其中应用电子守恒关系较为简便,在计算中运用较多。
【典型例题】
类型一、电极反应式的书写
例1、铁镍蓄电池又称爱迪生电池,放电时的总反应为:Fe+Ni2O3+3H2O= Fe(OH)2+2Ni(OH)2
下列有关该电池的说法不正确的是( )
A、电池的电解液为碱性溶液,正极为Ni2O3、负极为Fe
B、电池放电时,负极反应为Fe+2OH--2e-=Fe(OH)2
C、电池充电过程中,阴极附近溶液的pH降低
D、电池充电时,阳极反应为2Ni(OH)2+2OH--2e-=Ni2O3+3H2O
【思路点拨】根据放电时的总反应可判断溶液的酸碱性以及电极反应,注意充电时阳极反应与放电时正极反应存在对应关系。
【答案】C
【解析】由放电时的反应可以得出铁做还原剂失去电子,Ni2O3做氧化剂得到电子,因此选项AB均正确;充电可以看作是放电的逆过程,即阴极为原来的负极,所以电池放电时,负极反应为:Fe+2OH--2e-= Fe(OH)2,所以电池充电过程时阴极反应为Fe(OH)2+2e-= Fe+2OH-,因此电池充电过程中,阴极附近溶液的pH会升高,C不正确;同理分析选项D正确。
【总结升华】在书写电极反应时,注意元素化合价的变化及得失电子情况,需要特别注意的是正确判断溶液的酸碱性,防止酸性环境中生成氢氧根离子的情况等。
例2、(2015 湖北七市二模)绿色电源"二甲醚-氧气燃料电池"的工作原理如下图所示,下列说话正确的是( )
A、氧气应从c处通入,电极Y上发生的反应为O2+4e-+2H2O==4OH-
B、电池在放电过程中,电极X周围溶液的pH增大
C、二甲醚应从b处加入,电极X上发生的反应为(CH3)2O-12e-+3H2O=2CO2+12H+
D、当该电池向外电路提供2mol电子时消耗O2约为11.2L
【思路点拨】本题考查原电池工作原理,题目难度不大,会书写电极反应式是解题的关键。
【答案】C
【解析】A、氧气应从c处通入,c为正极,反应式为O2+4e-+4H+=2H2O,A错误;B、电池在放电过程中,二甲醚应从b处加入,电极X上发生的反应为(CH3)2O-12e-+3H2O=2CO2+12H+,电极X周围溶液的pH减小,B错误;C正确,D、O2没有指明状态,D错误,选C。