专题四 主观题突破 电极反应式的书写及电化学计算-【步步高·大二轮专题复习】2025年高考化学复习讲义课件(B版)(课件PPT+word教案)

　电极反应式的书写及电化学计算 1.分析电化学装置的物质变化书写电极反应式 (1)确定装置类型 原电池：外接用电器、电压表、负载等； 电解池：外接电源或题干给出信息； 二次电池：放电为原电池、充电为电解池。 (2)“四步法”书写电极反应式 2.已知总反应式，书写电极反应式 (1)书写三步骤 步骤一：根据电池总反应式，标出电子转移的方向和数目(ne-)。 步骤二：找出正(阴)、负(阳)极，失电子的电极为负(阳)极；确定溶液的酸碱性。 步骤三：写电极反应式。 负(阳)极反应：还原剂-ne-===氧化产物 正(阴)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出时，可先写出较易的电极反应式，然后根据得失电子守恒，用总反应式减去较易的电极反应式，即可得出较难写出的电极反应式。 3.守恒法在电化学计算中的应用 (1)电子守恒和电荷守恒列关系式 ①电子守恒：两极得失电子数相等。 ②电荷守恒：1个电子对应1个正电荷(或负电荷)。 ③常用关系式：O2~4e-~4Ag~2Cu~2H2~2Cl2~4OH-~4H+~Mn+。 (2)几个注意问题 ①气体体积相关计算时，必须注明标准状况。 ②计算含交换膜电化学装置中某一区域质量变化，注意离子的迁移。 例　盐酸羟胺(NH3OHCl)是一种常见的还原剂和显像剂，其化学性质类似NH4Cl。工业上采用如图所示装置进行制备。不考虑溶液体积的变化。 回答下列问题： (1)正极反应式为　　　　。  (2)负极反应式为　　　　。  (3)理论上，当有标准状况下3.36 L H2参与反应时，左室溶液质量增加　　　　 g。  答案　(1)NO+3e-+4H+===NH3OH+　(2)H2-2e-===2H+　(3)3.3 解析　含铁的催化电极为正极，电极反应式为NO+3e-+4H+===NH3OH+；Pt电极为负极，电极反应式为H2-2e-===2H+。(3)结合电极反应：H2-2e-===2H+，消耗标况3.36 L H2共转移0.3 mol电子，则必有0.3 mol H+由右室流向左室，同时由NO变成盐酸羟胺(NH3OHCl)，结合NO+3e-+4H+===NH3OH+可知，参加反应的NO为0.1 mol，故左室增加的为0.1 mol NO和0.3 mol H+，其质量总和为3.3 g。 1.[2024·浙江1月选考，19(1)]某研究小组采用电化学方法将CO2转化为HCOOH，装置如图。电极B上的电极反应式是　　　 　　　　。  答案　CO2+2e-+2H+===HCOOH 解析　电极B是阴极，则电极反应式是CO2+2e-+2H+===HCOOH。 2.[2024·北京，16(3)]研究表明可以用电解法以N2为氮源直接制备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N2NO。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　①N2+6H2O-10e-===2N+12H+ ②反应ⅲ生成O2，O2将NO氧化成NO2，NO2更易转化成 解析　①电极a上N2―→，氮元素化合价升高，发生氧化反应，电极a为阳极，电极反应式为N2+6H2O-10e-===2N+12H+。 3.[2023·北京，16(3)]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　②2N+16e-+CO2+18H+===CO(NH2)2+7H2O 解析　①电极b上发生H2O失电子生成O2的氧化反应，是电解池的阳极。②a极硝酸根离子得电子转化为尿素，再结合酸性环境可分析出电极反应式。 4.[2023·湖南，17(2)]工业上以粗镓为原料，制备超纯Ga(CH3)3的工艺流程如下： 已知：金属Ga的化学性质和Al相似，Ga的熔点为29.8 ℃。 “电解精炼”装置如图所示，电解池温度控制在40~45 ℃的原因是　　　 　　　　，阴极的电极反应式为　　　　。  答案　确保生成的Ga为液体，便于从出料口流出　[Ga(OH)4]-+3e-===Ga+4OH- 解析　镓的熔点为29.8 ℃，电解精炼温度需高于镓的熔点，因此电解池温度控制在40~45 ℃。Ga和Al性质相似，电解精炼过程中粗镓在阳极失电子产生的Ga3+在NaOH溶液中形成[Ga(OH)4]-，[Ga(OH)4]-在阴极得电子被还原为Ga，故阴极反应为[Ga(OH)4]-+3e-===Ga+4OH-。 5.[2021·山东，17(4)]利用膜电解技术(装置如图所示)，以Na2CrO4为主要原料制备Na2Cr2O7的总反应的化学方程式为4Na2CrO4+4H2O2Na2Cr2O7+4NaOH+2H2↑+O2↑。则Na2Cr2O7在　　　　(填“阴”或“阳”)极室制得，电解时通过膜的离子主要为　　　　　　　　　。  答案 　阳　Na+ 题型突破练(A)　[分值：50分] 1.(3分)H2还原CO电化学法制备甲醇(CO+2H2===CH3OH)的工作原理如图所示。放电时，电子由电极________________(填“a”或“b”)沿导线流向另一电极。该电池工作时，通入CO一端硫酸溶液的质量变化16 g，理论上通过电路转移的电子为　　　　　 mol。  答案　b　2 解析　根据总反应CO+2H2===CH3OH可知，氢气在电极b发生氧化反应，b为负极发生反应：H2-2e-===2H+，电子流出；a为正极发生反应：CO+4e-+4H+===CH3OH，消耗的氢离子由负极区补充，因此通入CO一端硫酸溶液的质量变化16 g是生成的甲醇的质量，即0.5 mol，转移2 mol电子。 2.(2分)光催化CO2制甲醇技术也是研究热点。铜基纳米光催化材料还原CO2的机理如图所示，光照时，低能价带失去电子并产生空穴(h+，具有强氧化性)。在低能价带上，H2O直接转化为O2的电极反应式为　　　　　　　　　　。  答案　2H2O+4h+===O2+4H+ 3.(3分)SO2和NOx是主要大气污染物，利用如图装置可同时吸收SO2和NO。 此装置中a是电源的　　　　　　极，阳极电极反应式为　　　　　　　　　　　　。  答案　负　SO2+2H2O-2e-===S+4H+ 解析　HS→S2，硫元素化合价降低，阴极发生还原反应，故a为电源负极，b为电源正极，SO2在阳极发生氧化反应，电极反应式为SO2+2H2O-2e-===S+4H+。 4.(3分)“碳呼吸电池”是一种新型化学电源，其工作原理如图。正极的电极反应式为　　　　　　；当得到1 mol Al2(C2O4)3时，电路中转移的电子的物质的量为　　　　　　mol。  答案　2CO2+2e-===C2　6 解析　原电池中正极发生还原反应，根据图示，CO2得电子发生还原反应生成C2，通入CO2的电极为正极，正极的电极反应式为2CO2+2e-===C2；负极Al失电子生成Al3+，当得到1 mol Al2(C2O4)3时，电路中转移的电子的物质的量为6 mol。 5.(3分)NO2、O2和熔融KNO3可制作燃料电池，其原理如图所示。该电池在放电过程中石墨Ⅰ电极上生成氧化物Y，Y可循环使用，回答下列问题： (1)正极反应式为　　　　　　　　　　　　。  (2)每消耗92 g NO2转移电子数为　　　　　　。  答案　(1)O2+2N2O5+4e-===4　(2)2NA 解析　(2)根据电极反应：4NO2+4N-4e-===4N2O5可知，每消耗92 g NO2(即2 mol NO2)，转移电子数为2NA。 6.(6分)用电解法处理有机废水是目前工业上一种常用手段，电解过程中阳极催化剂表面水被电解产生氧化性强的羟基自由基(·OH)，羟基自由基再进一步把有机物氧化为无毒物质。如图为电解含1，2⁃二氯乙烷的废水的装置图，写出电解池阴极的电极反应式：　　　　　　　　　　　　　；羟基自由基与1，2⁃二氯乙烷反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　。 答案　2H2O+2e-===2OH-+H2↑　10·OH+CH2ClCH2Cl―→2CO2↑+2HCl+6H2O 解析　由图可知，在碱性条件下，水得到电子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子：2H2O+2e-===2OH-+H2↑；羟基自由基与1，2⁃二氯乙烷反应生成无毒的物质，根据原子守恒可知，反应生成二氧化碳、水和HCl，反应的化学方程式为10·OH+CH2ClCH2Cl―→2CO2↑+2HCl+6H2O。 7.(8分)早在20世纪已有科学家设计通过CH3OH/CO电化学氧化合成碳酸二甲酯(DMC)，阳极发生的反应分3步进行： 第一步：2Br--2e-===Br2 第二步：CO+Br2===COBr2 则第三步反应的化学方程式为　　　　　　　；Br-在总反应中的作用是　　　　　　　。  答案　COBr2+2CH3OH===CO(OCH3)2+2HBr　作催化剂 解析　第三步为COBr2和甲醇的反应，生成碳酸二甲酯和溴化氢。溴离子参与反应，但最终没有被消耗，在总反应中的作用是作催化剂。 8.(4分)电芬顿工艺被认为是一种很有应用前景的高级氧化技术，可用于降解去除废水中的持久性有机污染物[如(苯酚)]，其工作原理如图所示(·OH表示自由基，有强氧化性)。 (1)阴极发生的反应为　　　　　　　　　　。  (2)若处理1 mol苯酚，则理论上电路中通过电子的物质的量为　　　　。  答案　(1)Fe3++e-===Fe2+、O2+2H++2e-===H2O2　(2)84 mol 解析　由反应C6H6O+28·OH===6CO2+17H2O、H++Fe2++H2O2===H2O+·OH+Fe3+、O2+2H++2e-===H2O2和Fe3++e-===Fe2+可知，消耗1 mol苯酚，电路中转移(28+28×2)mol=84 mol电子。 9.(4分)基于催化剂s⁃SnLi的CO2电催化制备甲酸盐同时释放电能的装置如图所示，该电池充电时，阳极的电极反应式为　　　　　　　，若电池工作t min，Zn电极的质量变化为m g，则理论上消耗CO2的物质的量为　　　　　　　。  答案　4OH--4e-===2H2O+O2↑　 mol 解析　由题中图像可知，电池充电时，阳极上氢氧根离子发生氧化反应，失去电子生成氧气，电极反应式为4OH--4e-===2H2O+O2↑；电池工作时，负极反应：Zn-2e-===Zn2+，正极反应：CO2+2e-+H2O===HCOO-+OH-，由转移电子守恒可知，n(CO2)=n(Zn)= mol。 10.(6分)合成氨也可以通过电化学过程实现，其装置如图所示。 (1)导线中电子流动方向为　　　　。  (2)生成NH3的电极反应式为　　　　。  (3)若惰性电极2的电流效率η为75%，则惰性电极2处N2与NH3的物质的量之比为　　　　(η=×100%)。  答案　(1)惰性电极2到电源正极、电源负极到惰性电极1　(2)3H2-6e-+2N3-===2NH3　(3)1∶6 11.(4分)经测定污水里NaNO2含量为4.6%，科研人员研究发现可用如图所示的装置处理污水中的NaNO2，原理是利用Fe2+把N还原成N2。 (1)阳极附近溶液中发生反应的离子方程式为　　　 　　　　。 (2)在实验室恰好完全处理3.0 kg该NaNO2污水，则理论上阴极区与阳极区溶液质量变化的差为　　　　g。  答案　(1)6Fe2++2N+8H+===6Fe3++N2↑+4H2O　(2)128 12.(4分)(1)科研人员研究出一种方法，可实现水泥生产时CO2的零排放，其基本原理如图1所示；电解反应在温度小于900 ℃时进行，碳酸钙先分解为CaO和CO2，电解质为熔融碳酸钠，阳极的电极反应式为2C-4e-===2CO2+O2，则阴极的电极反应式为　　　　。  (2)微生物燃料电池是在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置。某微生物燃料电池的工作原理如图2所示，其中HS-在硫氧化菌作用下转化为S的电极反应式是　　　　。  答案　(1)3CO2+4e-===C+2C　(2)HS-+4H2O-8e-===S+9H+ 解析　(1)要实现CO2的零排放，则阳极生成的CO2需要在阴极消耗掉，据此可写出阴极反应式：3CO2+4e-===C+2C。(2)由题图2可知，HS-→S，S元素的化合价升高，失电子，发生氧化反应，a极作负极，电极反应式为HS-+4H2O-8e-===S+9H+。 13.(6分)传统方法制备H2O2会产生大量副产物，研究者通过更环保的电解法，使用空气和水制备H2O2，并用其处理有机废水，过程如图甲。 电解制备H2O2装置如图乙所示。 (1)a极的电极反应式为　　　　。  (2)通过管道将b极产生的气体送至a极，目的是　　　　。  (3)pH过高时H2O2会分解。但电解一段时间后，a极附近溶液的pH基本不变，原因是　　　 　　　　。  答案　(1)O2+2H++2e-===H2O2　(2)将b极产生的氧气循环利用，用于制备H2O2　(3)反应转移2 mol电子时，阳极反应产生2 mol H+并通过质子交换膜移动至阴极室，发生反应，即a极区消耗H+的物质的量与通过质子交换膜迁移过来的H+的物质的量相等 题型突破练(B)　[分值：50分] 1.(4分)应用电化学原理，硝酸盐亚硝酸盐氨，实现了高效合成氨，装置如图。 (1)生成的电极反应式是　　　 　　　　。  (2)当电路中有2 mol电子通过时，一定量的N被还原生成0.6 mol N和　　　　 mol NH3。  答案　(1)+2e-+H2O===N+2OH-　(2)0.1 解析　(1)从装置图分析其电解质溶液呈碱性，则生成的电极反应式是+2e-+H2O===N+2OH-。(2)根据电极反应式+2e-+H2O===N+2OH-，N被还原生成0.6 mol N转移电子为1.2 mol，则被还原生成NH3转移电子为2 mol-1.2 mol=0.8 mol，由电极反应式N+8e-+6H2O===NH3↑+9OH-可计算生成的NH3物质的量为0.1 mol。 2.(6分)将PbO溶于NaOH溶液可制备NaHPbO2，反应为PbO+OH-===HPb。制备高纯铅的原电池原理示意图如图所示。 (1)获得高纯铅的电极是　　　　(填“正极”或“负极”)。  (2)电池的总反应的离子方程式是　　　 　　　　。  (3)从物质和能量利用的角度说明该工艺的优点：　　　　。  答案　(1)正极　(2)HPb+H2===Pb+OH-+H2O　(3)NaOH可循环使用，制备高纯铅的过程中获得电能 解析　(2)由图可知，HPb在正极得到电子生成Pb，电极反应式为HPb+2e-+H2O===Pb+3OH-，H2在负极失去电子生成H2O，电极反应式为H2-2e-+2OH-===2H2O，则电池总反应的离子方程式为+H2===Pb+OH-+H2O。 3.(4分)在铜基配合物的催化作用下，利用电化学原理可将CO2转化为碳基燃料(包括CO、烷烃和羧酸等)，其装置原理如图所示。 (1)图中生成甲酸的电极反应式为　　　 　　　　。  (2)当有0.2 mol H+通过质子交换膜时，理论上最多生成HCOOH的质量为　　　　　　　　　　。  答案　(1)CO2+2e-+2H+===HCOOH　(2)4.6 g 解析　(1)由图可知，Pt电极氧元素价态升高失电子，故Pt电极为阳极，电极反应式为2H2O-4e-===O2+4H+，石墨烯电极为阴极，电极反应式为CO2+2e-+2H+===HCOOH。(2)当有0.2 mol H+通过质子交换膜时，转移0.2 mol电子，生成0.1 mol HCOOH，质量为0.1 mol×46 g·mol-1=4.6 g。 4.(4分)少量的SO2经Na2CO3溶液洗脱处理后，所得洗脱液主要成分为Na2CO3、NaHCO3和Na2SO3，利用生物电池技术，可将洗脱液中的Na2SO3转化为单质硫(以S表示)回收。 (1)该装置中，正极的电极反应式为　　　 　　　　。  (2)一段时间后，若洗脱液中的物质的量减少了1 mol，则理论上减少了　　　　　 mol。  答案　(1)S+4e-+6HC===S↓+3H2O+6C　(2)2 解析　分析可知，该装置中，正极的电极反应式为+4e-===S↓+3H2O+6C，当消耗1 mol亚硫酸根离子，转移4 mol电子，同时消耗6 mol碳酸氢根离子，生成6 mol碳酸根离子，根据电荷守恒，则有4 mol H+通过质子交换膜移向正极，4 mol氢离子可以结合4 mol的碳酸根离子生成4 mol的碳酸氢根离子，则理论上碳酸氢根离子减少了2 mol。 5.(3分)纯净的硫化锌是半导体锂离子电池负极材料。在充电过程中发生合金化反应生成LiZn(合金相)，同时负极材料晶胞的组成变化如图所示。 充电过程中ZnS到LixZnyS的电极反应式为　　　  　　　　(x和y用具体数字表示)。  答案　4ZnS+6Li++6e-===3Zn+4Li1.5Zn0.25S 解析　由均摊法可知，LixZnyS中Li+和Zn2+共有7个，S2-有8×+6×=4个，由化合价代数和为零可知，LixZnyS的化学式为Li1.5Zn0.25S。根据题干信息在“充电过程中，发生合金化反应生成LiZn(合金相)”，故ZnS负极充电时得电子有Zn生成，故充电时的电极反应为4ZnS+6Li++6e-===3Zn+4Li1.5Zn0.25S。 6.(4分)晶体Ⅱ可作电池正极材料，通过Zn2+在晶体Ⅱ中嵌入和脱嵌，实现电极材料充放电的原理如图所示。“ⅱ”代表电池　　　　(填“充电”或“放电”)过程，“ⅲ”的电极反应式为　　　　。  答案　放电　ZnxMn0.610.39O-2xe-=== Mn0.610.39O+xZn2+ 7.(4分)科学家通过使用双极膜电渗析法来捕获和转化海水中的CO2，其原理如图所示。 (1)写出与电源正极相连的一极上的电极反应式：　　　　　　　　　　　　　　　。  (2)下列说法正确的是　　　　(填字母)。  A.循环液1和循环液2中的阴离子种类相同 B.隔膜1为阳离子交换膜，隔膜2为阴离子交换膜 C.水的电离程度：处理后海水1>处理后海水2 D.该方法可以同时将海水进行淡化 答案　(1)-e-===Fe(CN　(2)A 解析　(1)由图分析可知，电极X中Fe化合价降低，得到电子，作阴极，与电源负极相连；电极Y中Fe化合价升高，失去电子，作阳极，与电源正极相连；与电源正极相连的一极上的电极反应式为-e-===Fe(CN。(2)由①可知电极X为阴极，电极反应式为+e-===，电极Y为阳极，电极反应式为-e-===，则循环液1和2中均含有和，A项正确；由电极X反应可知，循环液1中负电荷数增加，为平衡溶液中电荷，则海水中的钠离子应通过隔膜 1移向电极X；由电极Y反应可知，循环液 2中负电荷数减少，为平衡溶液中电荷，则循环液中钾离子应通过隔膜2进入左室，这样才能保持循环液中的离子不出现交换，隔膜1、2都为阳离子交换膜，B项错误；海水经处理，转换为CO2，CO2的水溶液呈弱酸性，会抑制水的电离，而酸化海水经处理，CO2转化为，易水解，故水的电离程度：处理后海水1<处理后海水2，C项错误。 8.(4分)新能源的利用对实现“碳中和”也有重要意义。搭载钠离子电池的新能源汽车，动力充足、冬天也无需频繁充电。第二代钠离子电池是以硬碳(Cy)为基底材料的嵌钠硬碳(NaxCy)和锰基高锰普鲁士白Na2Mn[Mn(CN)6]为电极的一种新型二次电池，在充放电过程中，Na+在两个电极之间往返嵌入和脱嵌。其工作原理如图所示。 若用该钠离子电池给铅酸蓄电池充电，普鲁士白电极连接　　　　(填“Pb”或“PbO2”)极，钠离子电池负极的电极反应式为　　　　。  答案　PbO2　NaxCy-xe-===Cy+xNa+ 解析　给铅酸蓄电池充电时，普鲁士白为正极，连接铅酸蓄电池的PbO2电极，负极为嵌钠硬碳，电极反应式为NaxCy-xe-===Cy+xNa+。 9.(3分)通过氢电极增压法可使氧化锌进一步制得单质锌(如图)，储罐内ZnO溶解后形成[Zn(OH)4]2-，电解池中发生总反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　。  答案　H2+[Zn(OH)4]2-Zn+2H2O+2OH- 解析　由图示可知，左侧电极为电解池的阳极，碱性条件下氢气在阳极失去电子发生氧化反应生成水，右侧电极为阴极，[Zn(OH)4]2-在阴极得到电子发生还原反应生成锌和氢氧根离子，则电解池的总反应为H2+[Zn(OH)4]2-Zn+2H2O+2OH-。 10.(3分)基于电化学原理，我国科学家利用固体氧化物电解池实现高选择性C3H8电化学脱氢制CH2==CHCH3的工艺，装置如图，则C3H8生成CH2==CHCH3的电极反应式为　　　　。  答案　C3H8+O2--2e-===CH2==CHCH3+H2O 11.(4分)微生物燃料电池的一种重要应用是废水处理中实现碳氮联合转化为CO2和N2，如图所示，其中1，2为厌氧微生物电极，3为阳离子交换膜，4为好氧微生物反应器。 (1)正极的电极反应式是　　　　。  (2)协同转化总反应中当有标准状况下44.8 L N2生成时转移电子数是　　　　　　　　。  答案　(1)2N+12H++10e-===N2↑+6H2O　(2)44NA 解析　(1)由图可知，正极的硝酸根离子得到电子在酸性条件下发生还原反应生成氮气，电极反应式是+12H++10e-===N2↑+6H2O。(2)协同转化总反应为醋酸根离子、铵根离子、氧气反应生成二氧化碳、氮气和水：4CH3COO-+4N+11O2===8CO2↑+2N2↑+14H2O，电子转移为11O2~44e-~2N2，标准状况下44.8 L N2(为2 mol)生成时转移电子44 mol，个数是44NA。 12.(7分)中科院研究出首例在室温条件超快传输的氢负离子导体LaHx，某小组据此设计了如图装置，以电化学方法进行反应：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH=-49.5 kJ·mol-1。 (1)电极a为电源的　　　　　　　　(填“正极”或“负极”)。  (2)生成CH3OH的电极反应式为　　　　　　　　　　　　。  (3)若反应：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)　ΔH=+41.2 kJ·mol-1(副反应)也同时发生，出口Ⅱ为CO、CH3OH、CO2的混合气，且n(CO)∶n(CH3OH)=1∶3，则惰性电极2的电流效率η为　　　　(η=×100%)。  答案　(1)负极　(2)CO2-6e-+6H-===CH3OH+H2O　(3)90% 解析　(1)由信息可知，电解池装置中的离子导体可以传输氢负离子，氢气在惰性电极1上放电生成氢负离子，氢负离子在惰性电极2上失电子变为氢原子，然后氢原子将二氧化碳还原为甲醇和水，则电极a为电源的负极。(2)在惰性电极2上氢负离子失电子变为氢原子，然后氢原子将二氧化碳还原为甲醇和水，根据得失电子守恒和电荷守恒配平电极反应式：CO2-6e-+6H-===CH3OH+H2O。(3)若副反应也同时发生，出口Ⅱ为CO、CH3OH、CO2的混合气，且n(CO)∶n(CH3OH)=1∶3，假设生成1 mol CO和3 mol CH3OH，转移电子1 mol×2+3 mol×6=20 mol，则惰性电极2的电流效率η为×100%=90%。 学科网（北京）股份有限公司 $$ 电极反应式的书写及电化学计算 专题四 主观题突破 盘点核心知识 01 1.分析电化学装置的物质变化书写电极反应式 (1)确定装置类型 原电池：外接用电器、电压表、负载等； 电解池：外接电源或题干给出信息； 二次电池：放电为原电池、充电为电解池。 3 (2)“四步法”书写电极反应式 4 2.已知总反应式，书写电极反应式 (1)书写三步骤 步骤一：根据电池总反应式，标出电子转移的方向和数目(ne-)。 步骤二：找出正(阴)、负(阳)极，失电子的电极为负(阳)极；确定溶液的酸碱性。 步骤三：写电极反应式。 负(阳)极反应：还原剂-ne-===氧化产物 正(阴)极反应：氧化剂+ne-===还原产物 5 (2)书写技巧 若某电极反应式较难写出时，可先写出较易的电极反应式，然后根据得失电子守恒，用总反应式减去较易的电极反应式，即可得出较难写出的电极反应式。 6 3.守恒法在电化学计算中的应用 (1)电子守恒和电荷守恒列关系式 ①电子守恒：两极得失电子数相等。 ②电荷守恒：1个电子对应1个正电荷(或负电荷)。 ③常用关系式：O2~4e-~4Ag~2Cu~2H2~2Cl2~4OH-~4H+~Mn+。 (2)几个注意问题 ①气体体积相关计算时，必须注明标准状况。 ②计算含交换膜电化学装置中某一区域质量变化，注意离子的迁移。 7 例　盐酸羟胺(NH3OHCl)是一种常见的还原剂和显像剂，其化学性质类似NH4Cl。工业上采用如图所示装置进行制备。不考虑溶液体积的变化。 回答下列问题： (1)正极反应式为　 　　　。  (2)负极反应式为　　　　 。  (3)理论上，当有标准状况下3.36 L H2参与反应时，左室溶液质量增加 　　　 g。  NO+3e-+4H+===NH3OH+ H2-2e-===2H+ 3.3 8 含铁的催化电极为正极，电极反应式为NO+3e-+4H+===NH3OH+；Pt电极为负极，电极反应式为H2-2e-===2H+。 结合电极反应：H2-2e-===2H+，消耗标况3.36 L H2共转移0.3 mol电子，则必有0.3 mol H+由右室流向左室，同时由NO变成盐酸羟胺(NH3OHCl)，结合NO+3e-+4H+===NH3OH+可知，参加反应的NO为0.1 mol，故左室增加的为0.1 mol NO和0.3 mol H+，其质量总和为3.3 g。 9 精练高考真题 02 1 2 3 4 1.[2024·浙江1月选考，19(1)]某研究小组采用电化学方法将CO2转化为HCOOH，装置如图。电极B上的电极反应式是　　　 　　　　　　　　　。  CO2+2e-+2H+===HCOOH 电极B是阴极，则电极反应式是CO2+2e-+2H+===HCOOH。 5 1 2 3 4 2.[2024·北京，16(3)]研究表明可以用电解法以N2为氮源直接制备HNO3，其原理示意图如右。 ①电极a表面生成的电极反应式：___________ 　　　 　　　　　　 。  N2+6H2O -10e-===2+12H+ 电极a上N2―→，氮元素化合价升高，发生氧化反应，电极a为阳极，电极反应式为N2+6H2O-10e-===2+12H+。 5 1 2 3 4 ②研究发现：N2转化可能的途径为N2 NO 。电极a表面还发生ⅲ.H2O→O2。ⅲ的存在，有利于途径ⅱ，原因是__________________________ 　 　　 　　　 。  反应ⅲ生成O2，O2将NO氧化 成NO2，NO2更易转化成 5 1 2 3 4 3.[2023·北京，16(3)]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。  电极b上发生H2O失电子生成O2的氧化反应，是电解池的阳极。 阳 5 1 2 3 4 ②电解过程中生成尿素的电极反应式是______ 　　　 　　 。  +16e-+CO2+18H+===CO(NH2)2+7H2O 5 2N a极硝酸根离子得电子转化为尿素，再结合酸性环境可分析出电极反应式。 1 2 3 4 4.[2023·湖南，17(2)]工业上以粗镓为原料，制备超纯Ga(CH3)3的工艺流程如下： 已知：金属Ga的化学性质和Al相似，Ga的熔点为29.8 ℃。 5 1 2 3 4 “电解精炼”装置如图所示，电解池温度控制在40~45 ℃的原因是_____ 　 　　 　　　　，阴极的电极反应式为__________ 　 。  生成的Ga为液体，便于从出料口流出 +3e-===Ga+4OH- 5 确保 [Ga(OH)4]- 1 2 3 4 5 镓的熔点为29.8 ℃，电解精炼温度需高于镓的熔点，因此电解池温度控制在40~45 ℃。Ga和Al性质相似，电解精炼过程中粗镓在阳极失电子产生的Ga3+在NaOH溶液中形成[Ga(OH)4]-，[Ga(OH)4]-在阴极得电子被还原为Ga，故阴极反应为[Ga(OH)4]-+3e-===Ga+4OH-。 1 2 3 4 5.[2021·山东，17(4)]利用膜电解技术(装置如图所示)，以Na2CrO4为主要原料制备Na2Cr2O7的总反应的化学方程式为4Na2CrO4+4H2O 2Na2Cr2O7+ 4NaOH+2H2↑+O2↑。则Na2Cr2O7在　　(填“阴”或“阳”)极室制得，电解时通过膜的离子主要为　　　。  5 阳 Na+ 题型突破练(A) 03 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 1. 2H2O+4h+===O2+4H+ 2. b　2 负　SO2+2H2O-2e-===S+4H+ 3. 13 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 4. (1)O2+2N2O5+4e-===4 (2)2NA 5. 2CO2+2e-===C2　6 13 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 6. COBr2+2CH3OH===CO(OCH3)2+2HBr　作催化剂 7. 2H2O+2e-===2OH-+H2↑　10·OH+CH2ClCH2Cl―→2CO2↑+2HCl+6H2O 13 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 8. 4OH--4e-===2H2O+O2↑　 mol 9. (1)Fe3++e-===Fe2+、O2+2H++2e-===H2O2 (2)84 mol 13 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 10. (1)6Fe2++2N+8H+===6Fe3++N2↑+4H2O (2)128 11. (1)惰性电极2到电源正极、电源负极到惰性电极1 (2)3H2-6e-+2N3-===2NH3 (3)1∶6 13 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 12. (1)3CO2+4e-===C+2C (2)HS-+4H2O-8e-===S+9H+ 13 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 13. (1)O2+2H++2e-===H2O2 (2)将b极产生的氧气循环利用，用于制备H2O2 (3)反应转移2 mol电子时，阳极反应产生2 mol H+并通过质子交换膜移动至阴极室，发生反应，即a极区消耗H+的物质的量与通过质子交换膜迁移过来的H+的物质的量相等 13 1.H2还原CO电化学法制备甲醇(CO+2H2===CH3OH)的工作原理如图所示。放电时，电子由电极____(填“a”或“b”)沿导线流向另一电极。该电池工作时，通入CO一端硫酸溶液的质量变化16 g，理论上通过电路转移的电子为　　 mol。  1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 答案 b 2 13 1 2 3 4 5 6 7 根据总反应CO+2H2===CH3OH可知，氢气在电极b发生氧化反应，b为负极发生反应：H2-2e-===2H+，电子流出；a为正极发生反应：CO+4e-+4H+===CH3OH，消耗的氢离子由负 9 10 11 12 8 答案 极区补充，因此通入CO一端硫酸溶液的质量变化16 g是生成的甲醇的质量，即0.5 mol，转移2 mol电子。 13 2.光催化CO2制甲醇技术也是研究热点。铜基纳米光催化材料还原CO2的机理如图所示，光照时，低能价带失去电子并产生空穴(h+，具有强氧化性)。在低能价带上，H2O直接转化为O2的电极反应式为______________ 　　　　 。  1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 答案 2H2O+4h+=== O2+4H+ 13 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 答案 3.SO2和NOx是主要大气污染物，利用如图装置可同时吸收SO2和NO。 此装置中a是电源的　　极，阳极电极反应式为______________________ 　　　 。  负 SO2+2H2O-2e-===S +4H+ 13 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 答案 →，硫元素化合价降低，阴极发生还原反应，故a为电源负极，b为电源正极，SO2在阳极发生氧化反应，电极反应式为SO2+2H2O-2e-===+4H+。 13 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 答案 4.“碳呼吸电池”是一种新型化学电源，其工作原理如图。正极的电极反应式为　　　　　　 ；当得到1 mol Al2(C2O4)3时，电路中转移的电子的物质的量为　　　 mol。  2CO2+2e-===C2 6 13 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 答案 原电池中正极发生还原反应，根据图示，CO2得电子发生还原反应生成C2，通入CO2的电极为正极，正极的电极反应式为2CO2+2e-=== C2；负极Al失电子生成Al3+，当得到1 mol Al2(C2O4)3时，电路中转移的电子的物质的量为6 mol。 13 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 答案 5.NO2、O2和熔融KNO3可制作燃料电池，其原理如图所示。该电池在放电过程中石墨Ⅰ电极上生成氧化物Y，Y可循环使用，回答下列问题： (1)正极反应式为　　　　　　　　　　　。  (2)每消耗92 g NO2转移电子数为　　　。  O2+2N2O5+4e-===4 2NA 根据电极反应：4NO2+4N-4e-===4N2O5可知，每消耗92 g NO2(即2 mol NO2)，转移电子数为2NA。 13 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 答案 6.用电解法处理有机废水是目前工业上一种常用手段，电解过程中阳极催化剂表面水被电解产生氧化性强的羟基自由基(·OH)，羟基自由基再进一步把有机物氧化为无毒物质。如图为电解含1，2⁃二氯乙烷的废水的装置图，写出电解池阴极的电极反应式：　　　　　　　　　　　；羟基自由基与1，2⁃二氯乙烷反应的化学方程式为________________________ 　　　　　　　　　　。 2H2O+2e-===2OH-+H2↑ 10·OH+CH2ClCH2Cl―→ 2CO2↑+2HCl+6H2O 13 1 2 3 4 5 6 7 由图可知，在碱性条件下，水得到电子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子：2H2O+ 2e-===2OH-+H2↑；羟基自由基与1，2⁃二氯乙烷反应生成无毒的物质，根据原子守 恒可知，反应生成二氧化碳、水和HCl，反应的化学方程式为10·OH+ CH2ClCH2Cl―→2CO2↑+2HCl+6H2O。 9 10 11 12 8 答案 13 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 答案 7.早在20世纪已有科学家设计通过CH3OH/CO电化学氧化合成碳酸二甲酯(DMC)，阳极发生的反应分3步进行： 第一步：2Br--2e-===Br2 第二步：CO+Br2===COBr2 则第三步反应的化学方程式为_______ 　　　　　 　　；Br-在总反应中的作用是　　　　 。 13 COBr2+ 2CH3OH===CO(OCH3)2+2HBr 作催化剂 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 答案 第三步为COBr2和甲醇的反应，生成碳酸二甲酯和溴化氢。溴离子参与反应，但最终没有被消耗，在总反应中的作用是作催化剂。 13 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 答案 8.电芬顿工艺被认为是一种很有应用前景的高级氧化技术，可用于降解去除废水中的持久性有机污染物[如 (苯酚)]，其工作原理如图所示(·OH表示自由基，有强氧化性)。 (1)阴极发生的反应为______________________ 　　　　　　　　。  (2)若处理1 mol苯酚，则理论上电路中通过电子 的物质的量为　　　　。  Fe3++e-===Fe2+、O2+ 2H++2e-===H2O2 84 mol 13 1 2 3 4 5 6 7 由反应C6H6O+28·OH===6CO2+17H2O、H+ +Fe2++H2O2===H2O+·OH+Fe3+、O2+2H++2e-===H2O2和Fe3++e-===Fe2+可知，消耗1 mol苯酚，电路中转移(28+28×2)mol=84 mol电子。 9 10 11 12 8 答案 13 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 答案 9.基于催化剂s⁃SnLi的CO2电催化制备甲酸盐同时释放电能的装置如图所示，该电池充电时，阳极的电极反应式为________________ 　　　 ，若电池工作t min，Zn电极的质量变化为m g，则理论上消耗CO2的物质的量 为　　　　。  4OH--4e-===2H2O 13 +O2↑ mol 1 2 3 4 5 6 7 由题中图像可知，电池充电时，阳极上氢氧根离子发生氧化反应，失去电子生成氧气，电极反应式为4OH--4e-===2H2O+O2↑；电池工作时，负极反应：Zn-2e-===Zn2+，正极反应：CO2+2e-+H2O===HCOO-+OH-，由转移 电子守恒可知，n(CO2)=n(Zn)= mol。 9 10 11 12 8 答案 13 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 答案 10.合成氨也可以通过电化学过程实现，其装置如图所示。 (1)导线中电子流动方向为________________ 　　 　 　。 (2)生成NH3的电极反应式为______________ 　　　　 。  惰性电极2到电源 正极、电源负极到惰性电极1 3H2-6e-+2N3- ===2NH3 (3)若惰性电极2的电流效率η为75%，则惰性电极2处N2与NH3的物质的量 之比为　　　　(η=×100%)。  1∶6 13 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 答案 11.经测定污水里NaNO2含量为4.6%，科研人员研究发现可用如图所示的装置处理污水中的NaNO2，原理是利用Fe2+把 还原成N2。 (1)阳极附近溶液中发生反应的离子方程式为________________________ 　　　 　　　。 (2)在实验室恰好完全处理3.0 kg该NaNO2污水，则理论上阴极区与阳极区溶液质量变化的差为　　　g。 6Fe2++2N+8H+===6Fe3+ +N2↑+4H2O 128 13 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 答案 12.(1)科研人员研究出一种方法，可实现水泥生产时CO2的零排放，其基本原理如图1所示；电解反应在温度小于900 ℃时进行，碳酸钙先分解为CaO和CO2，电解质为熔融碳酸钠，阳极的电极反应式为2-4e-===2CO2 +O2，则阴极的电极反应式为　 　　　 。 3CO2+4e-===C+2C 要实现CO2的零排放，则阳极生成的CO2需要在阴极消耗掉，据此可写出阴极反应式：3CO2+4e-===C+2C。 13 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 答案 (2)微生物燃料电池是在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置。某微生物燃料电池的工作原理如图2所示，其中HS-在硫氧化菌作用下转化为S的电极反应式是________________ 　 。  由题图2可知，HS-→S，S元素的化合价升高，失电子，发生氧化反应，a极作负极，电极反应式为HS-+4H2O-8e-===S+9H+。 S+9H+ HS-+4H2O-8e-=== 13 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 答案 13.传统方法制备H2O2会产生大量副产物，研究者通过更环保的电解法，使用空气和水制备H2O2，并用其处理有机废水，过程如图甲。 电解制备H2O2装置如图乙所示。 (1)a极的电极反应式为________ 　　　　 。  (2)通过管道将b极产生的气体送至a极，目的是______________ 　 　　　。  O2+2H++ 2e-===H2O2 将b极产生的氧气循环利用，用于制备H2O2 13 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 答案 (3)pH过高时H2O2会分解。但电解一段时间后，a极附近溶液的pH基本不变，原因是______________________ ______________________________________________________________________________________________________________________________。 反应转移2 mol电子时，阳极反应产生2 mol H+并通过质子交换膜移动至阴极室，发生反应，即a极区消耗H+的物质的量与通过质子交换膜迁移过来的H+的物质的量相等 13 题型突破练(B) 04 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 1. (1)正极 (2)HPb+H2===Pb+OH-+H2O (3)NaOH可循环使用，制备高纯铅的过程中获得电能 2. (1)+2e-+H2O===N+2OH- (2)0.1 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 3. (1)S+4e-+6HC===S↓+3H2O+6C (2)2 4. (1)CO2+2e-+2H+===HCOOH (2)4.6 g 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 5. 6. 4ZnS+6Li++6e-===3Zn+4Li1.5Zn0.25S 放电　ZnxMn0.61 　0.39O-2xe-=== Mn0.61　 0.39O+xZn2+ 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 7. 8. (1)-e-===Fe(CN (2)A PbO2　NaxCy-xe-===Cy+xNa+ 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 9. 10. C3H8+O2--2e-===CH2==CHCH3+H2O H2+[Zn(OH)4]2-　　 Zn+2H2O+2OH- 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 11. 12. (1)负极 (2)CO2-6e-+6H-===CH3OH+H2O (3)90% (1)2N+12H++10e-===N2↑+6H2O (2)44NA 1.应用电化学原理，硝酸盐 亚硝酸盐 氨，实现了高效合成氨，装置如图。 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 (1)生成的电极反应式是__________ 　　　 　　　 　。  H2O===N+2OH- +2e-+ 从装置图分析其电解质溶液呈碱性，则生成的电极反应式是 +2e-+H2O===N+2OH-。 (2)当电路中有2 mol电子通过时，一定量的N被还原生成0.6 mol N和　　　 mol NH3。  答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 根据电极反应式+2e-+H2O===N+2OH-，N被还原生成0.6 mol N转移电子为1.2 mol，则被还原生成NH3转移电子为2 mol-1.2 mol =0.8 mol，由电极反应式N+8e-+6H2O===NH3↑+9OH-可计算生成的NH3物质的量为0.1 mol。 0.1 2.将PbO溶于NaOH溶液可制备NaHPbO2，反应为PbO+OH-===HPb。制备高纯铅的原电池原理示意图如图所示。 (1)获得高纯铅的电极是　　　　(填“正极”或“负极”)。  答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 (2)电池的总反应的离子方程式是　　　 　　　 　 。 正极 HPb+H2===Pb+OH-+H2O 由图可知，HPb在正极得到电子生成Pb，电极反应式为+2e-+H2O===Pb+3OH-， H2在负极失去电子生成H2O，电极反应式为H2-2e-+2OH-===2H2O，则电池总反应的离子方程式为+H2===Pb+OH-+H2O。 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 (3)从物质和能量利用的角度说明该工艺的优点：___________________________________ 　　　　 。  答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 NaOH可循环使用，制备高纯铅的过程中获得电能 3.在铜基配合物的催化作用下，利用电化学原理可将CO2转化为碳基燃料(包括CO、烷烃和羧酸等)，其装置原理如图所示。 (1)图中生成甲酸的电极反应式为_________ 　　　 　　　　。  答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 CO2+2e-+ 2H+===HCOOH 由图可知，Pt电极氧元素价态升高失电子，故Pt电极为阳极，电极反应式为2H2O-4e-===O2+4H+，石墨烯电极为阴极，电极反应式为CO2+ 2e-+2H+===HCOOH。 (2)当有0.2 mol H+通过质子交换膜时，理论上最多生成HCOOH的质量为　　　　。 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 4.6 g 当有0.2 mol H+通过质子交换膜时，转移0.2 mol电子，生成0.1 mol HCOOH，质量为0.1 mol×46 g·mol-1=4.6 g。 4.少量的SO2经Na2CO3溶液洗脱处理后，所得洗脱液主要成分为Na2CO3、NaHCO3和Na2SO3，利用生物电池技术，可将洗脱液中的Na2SO3转化为单质硫(以S表示)回收。 (1)该装置中，正极的电极反应式为____________ 　　　 　　　　 。  答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 (2)一段时间后，若洗脱液中的物质的量减少了1 mol，则理论上减少了　　　 mol。  S+4e-+ 6HC===S↓+3H2O+6C 2 分析可知，该装置中，正极的电极反应式为+4e-===S↓+3H2O+6C，当消耗1 mol亚硫酸根离子，转移4 mol电子，同时消耗6 mol碳酸氢根离子，生成6 mol碳酸根离子，根据电荷守恒，则有4 mol H+通过质子交换膜移向正极，4 mol氢离子可以结合4 mol的碳酸根离子生成4 mol的碳酸氢根离子，则理论上碳酸氢根离子减少了2 mol。 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 5.纯净的硫化锌是半导体锂离子电池负极材料。在充电过程中发生合金化反应生成LiZn(合金相)，同时负极材料晶胞的组成变化如图所示。 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 充电过程中ZnS到LixZnyS的电极反应式为___________________________ 　　　 　　　　(x和y用具体数字表示)。  4ZnS+6Li++6e-===3Zn+ 4Li1.5Zn0.25S 由均摊法可知，LixZnyS中Li+和Zn2+共有7个，S2-有8×+6×=4个，由 化合价代数和为零可知，LixZnyS的化学式为Li1.5Zn0.25S。根据题干信息在“充电过程中，发生合金化反应生成LiZn(合金相)”，故ZnS负极充电时得电子有Zn生成，故充电时的电极反应为4ZnS+6Li++6e-=== 3Zn+4Li1.5Zn0.25S。 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 6.晶体Ⅱ可作电池正极材料，通过Zn2+在晶体Ⅱ中嵌入和脱嵌，实现电极材料充放电的原理如图所示。“ⅱ”代表电池　　　(填“充电”或“放电”)过程，“ⅲ”的电极反应式为________________________________ ___________________。  答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 放电 ZnxMn0.61 0.39O-2xe-=== Mn0.61 　0.39O+xZn2+ 7.科学家通过使用双极膜电渗析法来捕获和转化海水中的CO2，其原理如图所示。 (1)写出与电源正极相连的一极上的电极反应式：　　　　　　　　　　　　。 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 -e-===Fe(CN 由图分析可知，电极X中Fe化合价降低，得到电子，作阴极，与电源负极相连；电极Y中Fe化合价升高，失去电子，作阳极，与电源正极相连；与电源正极相连的一极上的电极反应式为-e-===Fe(CN。 (2)下列说法正确的是　　　(填字母)。  A.循环液1和循环液2中的阴离子种类相同 B.隔膜1为阳离子交换膜，隔膜2为阴离子交 　换膜 C.水的电离程度：处理后海水1>处理后海 　水2 D.该方法可以同时将海水进行淡化 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 A 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 由①可知电极X为阴极，电极反应式为 +e-===，电极Y为阳极，电极反应式为-e-===，则循环液1和2中均含有，A项正确； 由电极X反应可知，循环液1中负电荷数增加，为平衡溶液中电荷，则海水中的钠离子应通过 隔膜 1移向电极X；由电极Y反应可知，循环液 2中负电荷数减少，为平衡溶液中电荷，则循环液中钾离子应通过隔膜2进入左室，这样才能保持循环液中的离子不出现交换，隔膜1、2都为阳离子交换膜，B项错误； 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 海水经处理，转换为CO2，CO2的水溶液呈弱酸性，会抑制水的电离，而酸化海水经处理，CO2转化为易水解，故水的电离程度：处理后海水1<处理后海水2，C项错误。 8.新能源的利用对实现“碳中和”也有重要意义。搭载钠离子电池的新能源汽车，动力充足、冬天也无需频繁充电。第二代钠离子电池是以硬碳(Cy)为基底材料的嵌钠硬碳(NaxCy)和锰基高锰普鲁士白Na2Mn[Mn(CN)6]为电极的一种新型二次电池，在充放电过程中，Na+在两个电极之间往返嵌入和脱嵌。其工作原理如图所示。 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 若用该钠离子电池给铅酸蓄电池充电，普鲁士白电极连接　　　(填“Pb”或“PbO2”)极，钠离子电池负极的电极反应式为_____ 　　　　 。  PbO2 NaxCy -xe-===Cy+xNa+ 给铅酸蓄电池充电时，普鲁士白为正极，连接铅酸蓄电池的PbO2电极，负极为嵌钠硬碳，电极反应式为NaxCy-xe-===Cy+xNa+。 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 9.通过氢电极增压法可使氧化锌进一步制得单质锌(如图)，储罐内ZnO溶解后形成[Zn(OH)4]2-，电解池中发生总反应的离子方程式为_______________ 　　　　　　　　　 。 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 H2+[Zn(OH)4]2- Zn+2H2O+2OH- 由图示可知，左侧电极为电解池的阳极，碱性条件下氢气在阳极失去电子发生氧化反应生成水，右侧电极为阴极，[Zn(OH)4]2-在阴极得到电子发生还原反应生成锌和氢氧根离子，则电解池的总反应为H2+[Zn(OH)4]2- Zn+2H2O+ 2OH-。 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 10.基于电化学原理，我国科学家利用固体氧化物电解池实现高选择性C3H8电化学脱氢制CH2==CHCH3的工艺，装置如图，则C3H8生成CH2==CHCH3 的电极反应式为　　　　 。  答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 C3H8+O2--2e-===CH2==CHCH3+H2O 11.微生物燃料电池的一种重要应用是废水处理中实现碳氮联合转化为CO2和N2，如图所示，其中1，2为厌氧微生物电极，3为阳离子交换膜，4为好氧微生物反应器。 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 (1)正极的电极反应式是　　　　 。  由图可知，正极的硝酸根离子得到电子在酸性条件下发生还原反应生成氮气，电极反应式是+12H++10e-===N2↑+6H2O。 2N+12H++10e-===N2↑+6H2O 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 (2)协同转化总反应中当有标准状况下44.8 L N2生成时转移电子数是　　　。  44NA 协同转化总反应为醋酸根离子、铵根离子、氧气反应生成二氧化碳、氮气和水：4CH3COO-+4N+11O2===8CO2↑+2N2↑+14H2O，电子转移为11O2~44e-~2N2，标准状况下44.8 L N2(为2 mol)生成时转移电子44 mol，个数是44NA。 12.中科院研究出首例在室温条件超快传输的氢负离子导体LaHx，某小组据此设计了如图装置，以电化学方法进行反应：CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH=-49.5 kJ·mol-1。 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 (1)电极a为电源的　　　(填“正极”或“负极”)。  负极 由信息可知，电解池装置中的离子导体可以传输氢负离子，氢气在惰性电极1上放电生成氢负离子，氢负离子在惰性电极2上失电子变为氢原子，然后氢原子将二氧化碳还原为甲醇和水，则电极a为电源的负极。 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 (2)生成CH3OH的电极反应式为_______ 　　　　　　　　　　。  答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 CO2-6e- +6H-===CH3OH+H2O 在惰性电极2上氢负离子失电子变为氢原子，然后氢原子将二氧化碳还原为甲醇和水，根据得失电子守恒和电荷守恒配平电极反应式：CO2-6e-+6H-===CH3OH+H2O。 (3)若反应：CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)　ΔH=+41.2 kJ·mol-1(副反应)也同时发生，出口Ⅱ为CO、CH3OH、CO2的混合气，且n(CO)∶n(CH3OH)= 1∶3，则惰性电极2的电流效率η为　　　　(η=×100%)。  答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 90% 若副反应也同时发生，出口Ⅱ为CO、CH3OH、CO2的混合气，且n(CO)∶ n(CH3OH)=1∶3，假设生成1 mol CO和3 mol CH3OH，转移电子1 mol×2+ 3 mol×6=20 mol，则惰性电极2的电 流效率η为×100%=90%。 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 本课结束 THANKS $$