专题三 知识区间一 (主观题)二 电极反应式书写（课件PPT）-【正禾一本通】2025年高考化学高三二轮专题复习高效讲义（新教材，单选版）

高三二轮专题复习高效讲义 化 学 高三二轮专题复习高效讲义 化 学 1 专题三 PPT下载 http:///xiazai/ 化学反应原理 2 知识区间一 PPT下载 http:///xiazai/ 化学反应与能量变化 3 二、常以主观题形式考查的学习任务群 (二)　电极反应式书写 课下巩固检测练（二十一） 电极反应式书写 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 谢谢观看 高考真题导向 1.(2024·北京高考节选)研究表明可以用电解法以N2为氨源直接制备HNO3，其原理示意图如下。 (1)电极a表面生成的电极反应式：________________________。 (2)研究发现：N2转化可能的途径为N2。电极a表面还发生ⅲ.H2O―→O2。ⅲ的存在，有利于途径ⅱ，原因是_________________。 答案：(1)N2－10e－＋＋12H＋ (2)反应ⅲ生成O2，O2将NO氧化成NO2，NO2更易转化成 2．(2024·湖南高考节选)以CH2===CHCN为原料，稀硫酸为电解液，Sn作阴极，用电解的方法可制得Sn(CH2CH2CN)4，其阴极反应式：_________。 答案：Sn＋4CH2===CHCN＋4e－＋4H＋===Sn(CH2CH2CN)4 3．(2023·北京高考节选)近年研究发现，电催化CO2和含氮物质(等)在常温常压下合成尿素，有助于实现碳中和及解决含氮废水污染问题。向一定浓度的KNO3溶液通CO2至饱和，在电极上反应生成CO(NH2)2，电解原理如图所示。 (1)电极b是电解池的________极。 (2)电解过程中生成尿素的电极反应式是_________________________。 答案：(1)阳　(2)＋16e－＋CO2＋18H＋===CO(NH2)2＋7H2O 解题必备知能 三步法书写电极反应式 (1)原电池(也适用于电解池) 步骤 示例(Al|KOH溶液|Ag2O2) ①根据题中信息(如总反应方程式或原理图中元素化合价的升降等)判断还原剂和氧化产物、氧化剂和还原产物 强碱性溶液中：Al被氧化为[Al(OH)4]－，Ag2O2被还原为 Ag和OH－ ②根据电池负极(或电解池阳极)为“还原剂ne－→氧化产物”、电池正极(或电解池阴极)为“氧化剂＋ne－→还原产物”初步写出电极反应式 负极：4Al12e－→4[Al(OH)4]－； 正极：3Ag2O2＋12e－→6Ag＋6OH－ 步骤 示例(Al|KOH溶液|Ag2O2) ③根据电荷守恒、元素守恒及电解质性质，在初步书写的电极反应式两侧补充介质，配平电极反应式。介质常为H2O、H＋、OH－等 根据电荷守恒和反应环境呈强碱性进行补项。负极：在左边补充“OH－”，得4Al12e－＋16OH－===4[Al(OH)4]－。正极：在左边补充“H2O”、右边补充“OH－”，得3Ag2O2＋12e－＋6H2O===6Ag＋12OH－ (2)电解池 题组跟进演练 1.氨气中氢含量高，是一种优良的小分子储氢载体，且安全、易储运，可通过氨电解法由氨气得到氢气。利用电解原理，将氨转化为高纯氢气，其装置如图所示。 (1)电解过程中OH－的移动方向为_______(填“从左往右”或“从右往左”)。 (2)阳极的电极反应式为____________________________________。 答案：(1)从右往左　(2) 2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O 2．研究HCOOH燃料电池性能的装置如图所示，两电极区间用允许K＋、H＋通过的半透膜隔开。 (1)电池负极电极反应式为______________________________________； 放电过程中需补充的物质A为______________(填化学式)。 (2)如图所示的HCOOH燃料电池放电的本质是通过HCOOH与O2的反应，将化学能转化为电能，其反应的离子方程式为_____________________。 解析：(1)该装置为原电池，负极失去电子，HCOO－中C为＋2价，转化为，C为＋4价，化合价升高失去电子，则1 mol HCOO－转化为1 mol ，转移2 mol e－，电解质为KOH，故用OH－平衡电荷。正极处为Fe3+得电子生成Fe2+，Fe2+又被O2氧化生成Fe3+，此条件为酸性条件，若为碱性条件，则生成Fe(OH)3，装置中流出K2SO4，则物质A应为H2SO4，发生反应：4Fe2+＋O2＋4H＋===4Fe3+＋2H2O。(2)HCOOH被O2氧化生成，根据C、O得失电子守恒配平反应，用OH－平衡电荷。 答案：(1)HCOO－＋2OH－－＋H2O　H2SO4　(2)2HCOOH＋2OH－＋＋2H2O 1．直接乙醇燃料电池(DEFC)具有很多优点，引起了人们的研究兴趣。现有以下三种乙醇燃料电池。 (1)三种乙醇燃料电池中，正极反应物均为________。 (2)碱性乙醇燃料电池中，电极a上发生的电极反应式为_____________， 使用空气代替氧气，电池工作过程中碱性会不断下降，其原因是_________ _________________________________________________________________， (3)酸性乙醇燃料电池中，电极b上发生的电极反应式为______________， (4)熔融盐乙醇燃料电池中若选择熔融碳酸钾为介质，电池工作时向电极______(填“a”或“b”)移动，电极b上发生的电极反应式为___________ _________________________________________________________________。 答案：(1)氧气　(2)C2H5OH＋16OH－－＋11H2O　空气中的CO2会与KOH溶液反应，降低溶液的碱性，同时反应中也会消耗KOH　(3)O2＋4H＋＋4e－===2H2O　(4)a　O2＋2CO2＋ 2．工业上用电解法治理亚硝酸盐对水体的污染，模拟工艺如图所示，写出电解时铁电极发生的电极反应：________________________________， 随后，铁电极附近有无色气体产生，写出有关反应的离子方程式： _______________________________________________________________， 解析：根据电解原理，阳离子向阴极移动，由装置图可知，A为电源的正极，B为电源的负极，铁作阳极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2+；在酸性条件下具有强氧化性，能将Fe2+氧化，本身被还原成N2，其反应的离子方程式为＋8H＋＋6Fe2+===N2↑＋6Fe3+＋4H2O。 答案：Fe－2e－===Fe2+　＋8H＋＋6Fe2+===N2↑＋6Fe3+＋4H2O 3．有人设计一种电解装置，用乙炔合成丁二烯(C4H6)的装置如图，电解质溶液为1.0 mol/L KHCO3溶液。 (1)请写出生成C4H6的电极的电极反应式：________________________。 (2)用1.0 L 1.0 mol·L-1 KOH溶液吸收阳极逸出的气体再生电解质溶液。不考虑气体溶解残留，当电路中转移0.75 mol e－时，计算再生液的c(H＋)≈____________。(已知H2CO3的电离常数Ka1＝4.5×10-7，Ka2＝4.7×10-11) 解析：(1)由图可知，生成丁二烯的电极为电解池的阴极，在碳酸氢根离子作用下乙炔在阴极得到电子发生还原反应生成丁二烯和碳酸根离子，电极反应式为2C2H2＋2e－＋。(2)由图可知，左侧电极为阳极，水在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，放电生成的氢离子与溶液中的碳酸氢根离子反应生成二氧化碳和水，反应的离子方程式为＋H＋===CO2↑＋H2O，由方程式可知，电路中转移0.75 mol电子时，反应生成二氧化碳的物质的量为0.75 mol，氢氧化钾溶液中氢氧化钾的物质的量为1.0 mol·L-1×1 L＝1 mol， 则由方程式2KOH＋CO2===K2CO3＋H2O、K2CO3＋CO2＋H2O===2KHCO3可知，二氧化碳与氢氧化钾溶液反应得到碳酸钾和碳酸氢钾的混合溶液，设溶液中碳酸钾、碳酸氢钾的物质的量分别为a mol、b mol，由钾原子个数守恒可得：2a＋b＝1，由碳原子个数守恒可得：a＋b＝0.75，解联立方程可得a＝0.25、b＝0.5，由碳酸的二级电离常数Ka2＝＝4.7×10-11，解得c(H＋)＝9.4×10-11 mol/L。 答案：(1)2C2H2＋2e－＋ (2)9.4×10-11 mol·L-1 4．微生物燃料电池(MFC)是一种现代化氨氮去除技术，如图为MFC碳氮联合同时去除的氮转化系统原理示意图。 A极的电极反应式为_______________________________________， A、B两极生成CO2和N2的物质的量之比为________。 解析：由图可知A极CH3COO－失电子被氧化的电极反应式为CH3COO－－8e－＋2H2O===2CO2↑＋7H＋；B极电极反应式为＋12H＋＋10e－===N2↑＋6H2O，根据两极反应式计算，转移相同电子时两极产生的CO2和N2的物质的量比为5∶2。 答案：CH3COO－－8e－＋2H2O===2CO2↑＋7H＋　5∶2 5．利用电解法制备甲醇，其工作原理如下图所示，既可获得甲醇，又可实现CO2、H2O的循环利用。 (1)b是____极，交换膜为_______，左室发生的电极反应为__________。 (2)若电解前，左右两室质量相等，得到1 mol CH3OH，理论上两室质量差为________g(忽略氧气、二氧化碳在水中的溶解)。 解析：利用电解法制备甲醇，石墨Ⅰ(左室)电极发生反应CO2＋6e－＋6H＋===CH3OH＋H2O，石墨Ⅰ为阴极，a为负极，b是正极，石墨Ⅱ发生反应2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，中间为质子交换膜(或阳离子交换膜)，若电解前，左右两室质量相等，得到1 mol CH3OH，左室增加1 mol CO2和6 mol H＋，质量增加为44＋6＝50 g，右室减少1.5 mol氧气和6 mol H＋，质量减少为1.5×32＋6＝54 g，理论上两室质量差为50＋54＝104 g。 答案：(1)正　质子交换膜(或阳离子交换膜)　CO2＋6e－＋6H＋===CH3OH＋H2O　(2)104 6．(1)用间接电化学法除去NO的过程如图所示： ①已知电解池的阴极室中溶液的pH在4～7之间，写出阴极的电极反应：__________________________________________________________。 ②用离子方程式表示吸收池中除去NO的原理：________________。 (2)高铁酸钠(Na2FeO4)是一种高效多功能水处理剂，在强碱性条件下稳定，易被H2还原。以铁合金、Ni为电极，电解NaOH溶液制取Na2FeO4的装置如图所示。 ①电解时，总反应的化学方程式为_____________________________。 ②电解槽使用阳离子交换膜的作用：________和允许导电的Na＋通过。 ③如果用铅酸蓄电池作为该电解池的电源，则铁合金应与铅酸蓄电池的________(填“Pb”或“PbO2”)相连。阳离子交换膜每通过1 mol Na＋，铅酸蓄电池的正极将增重______g。 解析：(2)③铅酸蓄电池中Pb为负极，PbO2为正极，如果用铅酸蓄电池作为该电解池的电源，铁合金应与铅酸蓄电池的PbO2相连；阳离子交换膜每通过1 mol Na＋，电路中要转移1 mol电子，铅酸蓄电池的正极电极反应为PbO2＋4H＋＋＋2e－===PbSO4＋2H2O，由PbO2变为PbSO4可以看作增加的为二氧化硫的质量，根据硫原子守恒，n(SO2)＝，增重的质量为×1 mol×64 g·mol-1＝32 g。 答案：(1)①＋2H2O ②2NO＋ (2)①Fe＋2H2O＋2NaOHNa2FeO4＋3H2↑ ②阻止Na2FeO4和H2接触反应　③PbO2　32 7．用光电化学法将CO2还原为有机物可实现碳资源的再生利用，其装置如图甲所示，其他条件一定时，电解得到的部分还原产物的法拉第效率(FE%)随电解电压的变化如图乙所示： 已知FE%＝×100%，其中电量Qx＝nF，n表示电解生成还原产物X所转移电子的物质的量，F表示法拉第常数。 (1)当电解电压为U1Ⅴ时，阴极生成HCOOH的电极反应式为_________ ____________________________________________________________。 (2)当电解电压为U2V时，电解生成的HCHO和HCOOH的物质的量之比为7∶5，则生成HCHO的法拉第效率m为__________________________。 解析：(2)CO2＋2e－＋2H＋===HCOOH，CO2＋4e－＋4H＋===HCHO＋H2O，当电解电压为U2V，电解生成的HCHO和HCOOH的物质的量之比为7∶5时，可建立等式，m＝42。 答案：(1)CO2＋2e－＋2H＋===HCOOH　(2)42 8．有研究人员用CO2通过电催化生成多种燃料，其工作原理如图所示。 (1)请写出Cu电极上产生CH3OH的电极反应式：___________________。 (2)如果Cu电极上只生成0.15 mol C2H4和0.30 mol CH3OH，则Pt电极上产生O2的物质的量为__________。 (3)已知HCOOH为一元弱酸，常温下将0.1 mol·L-1 HCOOH溶液与0.1 mol·L-1 NaOH溶液以体积比a∶b混合(忽略溶液体积的变化)时溶液恰好呈中性，则HCOOH的电离常数Ka＝___________(用含a、b的代数式表示)。 解析：(2)C2H4和CH3OH中碳均为－2价，CO2转化成C2H4和CH3OH化合价均降低6价，所以生成0.15 mol C2H4和0.30 mol CH3OH时转移的电子为3.6 mol，则生成的氧气为＝0.9 mol。(3)混合后溶液呈中性，所以c(H＋)＝c(OH－)＝10-7 mol/L，根据电荷守恒可知c(HCOO－)＝c(Na＋)＝mol·L-1，根据元素守恒有: c(HCOO－)＋c(HCOOH)＝ mol·L-1，所以c(HCOOH)＝ mol·L-1－ mol·L-1＝ mol·L-1，电离平衡常数Ka＝×10-7。 答案：(1)CO2＋6H＋＋6e－===CH3OH＋H2O　(2)0.9 mol　(3)×10-7 9．(1)以甲烷为燃料的新型电池，其成本大大低于以氢气为燃料的传统燃料电池，得到广泛的研究，下图是研究较多的一类固体氧化物燃料电池工作原理示意图。回答下列问题： ①B极上的电极反应式为__________________________________。 ②若用该燃料电池作电源，用石墨作电极电解硫酸铜溶液，当阳极收集到5.6 L(标准状况)气体时，消耗甲烷的体积为________L(标准状况下)。 (2)利用“Na­CO2”电池将CO2变废为宝。我国科研人员研制出的可充电“ Na­CO2”电池，以钠箔和多壁碳纳米管(MWCNT)为电极材料，总反应为4Na＋3CO2 2Na2CO3＋C。放电时该电池“吸入”CO2，其工作原理如图所示： ①放电时，正极的电极反应式为________________________________。 ②选用高氯酸钠­四甘醇二甲醚做电解液的优点是______(至少写两点)。 解析：(1)②若用该燃料电池作电源，用石墨作电极电解硫酸铜溶液，当阳极收集到5.6 L(标准状况)氧气时，反应转移1 mol 电子，由得失电子数目守恒可知消耗甲烷的物质的量为0.125 mol，则甲烷的体积为0.125 mol×22.4 L·mol-1＝2.8 L。 答案：(1)CH4－8e－＋4O2-===CO2＋2H2O　2.8 (2)3CO2＋4Na＋＋4e－===2Na2CO3＋C　导电性好、与金属钠不反应、难挥发 10．(1)浓差电池中的电动势是由于电池中存在浓度差而产生的。某浓差电池的原理如图所示，该电池从浓缩海水中提取LiCl的同时又获得了电能。 ①X为________极，Y极反应式为_______________________________。 ②Y极生成1 mol Cl2时，______ mol Li＋移向_______(填“X”或“Y”)极。 (2)微生物燃料电池是一种利用微生物将化学能直接转化成电能的装置。已知某种甲醇微生物燃料电池中，电解质溶液为酸性，示意图如图所示： ①该电池中外电路电子的流动方向为____(填“从A到B”或“从B到A”)。 ②工作结束后，B电极室溶液的pH与工作前相比将________(填“增大”“减小”或“不变”，溶液体积变化忽略不计)。 ③A电极附近甲醇发生的电极反应为___________________________。 答案：(1)①正　2Cl－－2e－===Cl2↑　②2　X　(2)①从A到B　②增大　③CH3OH＋H2O－6e－===6H＋＋CO2↑ $$