第六章 专题探究5 陌生情境下电极反应式的书写及相关计算-【5星学霸·高考白题】2026年高考化学一轮复习

专题探究5陌生情境下电 ☑专题强化热点聚焦，重难突破限时：30min 1.(2024·河南郑州二模)最近，科学家开发一 种宽温域的锂离子电池，其工作原理如图 所示。 电极X 电极】 25T 42 Li V(PO 4.0 V3.6 34 二 Li,V:(POJ 3.2 020406080100120140 ② 客量(mAhg -40℃G 女60℃ 下列叙述错误的是 ( A.X极电势高于Y极电势 B.放电时，X极电极反应式为LiV2（PO4)3 2e"+2Li*=LisV2(PO,)3 C.充电时，电极Y与电源负极连接 D.充电时，每生成1.4gLi时理论上转移电 子数约为1.204×102 2.镁锂双盐电池是新型二次离子电池，其放 电时的工作原理如图所示。 下列说法错误的是 ( A.充电时，Mg2+和L均向Q极区移动 B.充电时，阴极的电极反应式为Li,VS2-xe =VS,+xLi* C.放电时，Q电极Mg失去电子，电子经导线 流向R电极 D.电池工作时，若外电路中转移电子的物质的 量为0.1mol,则两极的质量变化值相差0.5g 第六章化学反应与电能学丽高春 极反应式的书写及相关计算 3.(2025·宁夏银川一模)一种耦合光催化和电 催化分解水的装置如图。工作时，电极产生 电子(e)和空穴(h)。下列说法正确的是 ( 米 电源山气你 气体X 二出口 离子士 交换膜 H'+e H,0 H山溶液 5 e OH+h 光催化装置 电催化装置 A.a极电势高于b极电势 B.离子交换膜为阴离子交换膜 C.生成气体Y的电极反应式是4OH+4h一 2H,0+02↑ D.理论上每分解0.01mdlH0,光催化装置 生成1.905g5 4.(2024·四川绵阳模拟)利用氢氧燃料电池可 实现由白磷电解制备i[P(CN)2],并实 现H2的循环利用，其工作原理如图所 示。（已知：Me为甲基；电极均为石墨电极） H!电极a电0 电极 2 Me SiCN+-l0H电极d O(SiMe) LiCN+HCN CN人H LP(CN)I KSO(aq)福膜e KOH(ag 下列说法正确的是 ( A.电池工作时电极b连接电极d B.当生成9.0gLi[P(CN)2]时，电极a消耗 2.24L(标准状况)H, C.通电一段时间后，若隔膜e为阴离子交换 膜，则c(KOH)减小 D.电极c的电极反应式为P,-4e+8LiCN =4Li[P(CN)2]+4Li* 5.(2025·安微合肥三模)液流电池具有使用寿 命长、储能规模大、深度放电、安全性高等优 点，它广泛应用于储能领域。钒液流电池工 079 学霸高春白题化学 作原理如图所示。下列说法正确的是( VONVO 电解液 电解液 1室 室 质子 电系 交换膜 电系 A,电池在放电时，电解液中H由I室通过质 子交换膜移向Ⅱ室 B.充电时电极M发生的电极反应为VO;+ e+2H*=V02+H,0 C.在硫酸溶液中用草酸还原V,O,制备电解 液V0(HS04)2,反应的离子方程式为V0,t C,02+6H'=2V02*+2C02↑+3H20 D.采用电解VO(HS04)2溶液可以制得五价 钒离子电解液和三价钒离子电解液，阴极 发生的电极反应为V02*+e+2H =V3++H20 6.(2025·北京一模节选)C02含量的控制和资 源化利用具有重要意义。通过电催化法将 CO2和NO3合成尿素[C0(NH2)2],有助于解 决含氨废水污染问题。电解原理如图所示。 CO N5 0 CO(NH. 质子交换膜 (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 7.(2025·湖南岳阳一模节选)近年来新兴的 生物电催化技术运用微生物电解池也可实现弱 酸环境下C0,甲醇化，工作原理如图所示。 080 餐电压 有机物 CO CO. 质子交换膜 CHOH 0一电活性微生物 已知：法拉第效率(FE)的定义(X代表CH,OH) 为E(X)= n(生成X的电子) ×100%。 通过电极的电子 (1)实验测得，阴极区溶液酸性提高，阴极上 会产生气体a导致法拉第效率降低，气体a 的分子式为 (2)阴极生成甲醇的电极反应式为 8.(2025·江苏南京模拟节选)研究C0,资源化 利用对人类有重要意义。 一种碱性电化学还原C0,的原理图如下。在 阴极区若C02每得到1mol电子，同时有H,0 也会得到等物质的量的电子，且阴极区电解 液的pH几乎保持不变（忽略溶液体积 变化)。 C0,电化学 还原产物 OH OH ○OH OH H.O 电极 阴离子交换膜 电极Ⅱ (1)若阴极C02的还原产物为CH,0H,则生 成CH,OH的电极反应式为 (2)结合化学用语，阳极区产生C02的过程可 描述为 (3)由于CO3难以放电，因此降低了CH,OH 的选择性（选择性= 生成甲醇所用的C02) 阴极吸收的C0, 结合题中信息，CH,OH选择性的理论最大值 为式为Fe-2e一F2+,铁钉A段部位为正极，电极反应式为02+ 4e+2H,0一40H,B错误：根据分析，以上实验现象证明发生的 主要是吸氧腐蚀，C正确：铁锈通常疏松多孔，不能有效阻止腐蚀继 续发生，D错误。 5.(1)恒压滴液葡斗(2)反应放热，温度升高使瓶内压强变大在恒 温装置中进行或在恒温槽中进行如图所示 91.5 pH=2 91.0 90.5 90.0 0100200300400500 t/s 压强随时间变化曲线 (3)pH=6时，装置中压强减小 (4)析氢腐蚀产生H,与吸氧腐蚀消耗02的体积相同（或析氢腐蚀 与吸氧腐蚀的遍率相同) (5)在浪花飞溅区，海水不断破坏桥梁表面的腐蚀产物和保护涂层， 使铁不断与氧气和水接触反应，所以浪花飞暖区腐蚀最严重 (6)金属刷油漆（外加涂层）、制不锈钢、电化学保护法等 解析：(2)同学乙认为甲的结论不科学，锥形瓶内压强变大除了生成 气体以外，还可能是反应放热，温度升高使瓶内压强变大。因此，需 要控制装置的温度，故可在恒温装置中进行或在恒温槽中进行。改 进后，再次实验，证明甲、乙的猜想均正确，则改进后压强也随时间 变大但小于改进前：在图2绘制出改进后的曲线见答案。(3)同学 丙认为甲、乙的实验不具代表性，建议用不同浓度的酸进行实验 在改进后的装置中分别用pH=4、PH=6的硫酸实验，测定压强随时 间变化情况，结果如图3。同学丙得出：酸性较弱时，铁会发生吸氧 腐蚀，其依据是：pH=6时，装置中压强减小。(4)结合图4分析可 知，pH=4时，02浓度随时间而减小，但是测得压强基本保持不变， 因此分析可知发生析氢腐蚀产生H,与吸氧腐蚀消耗0，的体积相 同（或析氢腐做与吸氧禽似的速率相同）。 归纳总结 根据电解质溶液的酸戒性可判断电化学窝蚀的类型，电解质溶液 星酸性时，铁发生析氧焕蚀，负授反应为Fe-2e一Fe2+,正极反 应为2H+2e一H2↑；电解质帝液呈弱或性或中性时，铁发生受 氧腐蚀，负授反应为F8-20一Fe“,正板反应为02+2H0+4e 40H。 专题探究5陌生情境下电极反应式的书写及相关计算 1.B解析：观察图示利用话泼金属作负极可知，放电时，电极X为正 极，电极Y为负极，电池中正极电势高于负极电势，电极X电势高于 电极Y,A正确：放电时，X极是正极，得电子，发生还原反应，电极反 应式为iV2(P0),+2e+2i一iV2(P0,)3,B错误：充电时， 电极Y为阴极，阴极与电源负极连接，C正确：阴极反应式为+e 1.4g 一1a()产7g:m02ml,转移n(o)卢02m,转移电子 数目约为1.204×102，D正确。 2.B解析：由放电时的工作原理图可知，Q极为负极，R极为正极，充 电时，Q极为阴极，阳离子Mg2和均向Q极区移动，A正确：充 电时，阳极的电极反应式为山，VS2-xe一VS2+xLi,B错误：放 电时，Q极Mg失电子，电子经导线流向R极，C正确：放电时，Q极的 电极反应式为Mg-2cMg2+,则转移电子为01mal时，质量变化 12g:R极的电极反应式为VS2+x时+一i,VS2,质量变化 0,7g,二者质量变化值相差12g0.7g=0.5g,D正确。 一学霸高考·白是 3.C解析： 碘离子发生氧化反应： 电解装置：极为负规， 3+2h'= b极为正极 电源片气体 气体X 二出口 离子 交换膜 H'+e H.O h HI溶液 上eOHh 光催化装五 电催化装置 氨离子得到电子例板发生还原反 阳极发生氧化反应： 发生还原反应： 应：「+2e=3 40H+4h=2H040 2+2e=H,1 由分析可知，与相连的为阴极，发生还原反应，与b相连的为阳极， 发生氧化反应，a极为负极，电势低于正极b极，A错误；电催化装置 为电解装置，据分析可知，阴极上阴离子物质的量增大，阳极上消耗 阴离子，根据装置图可知，阳离子迁移到左侧，离子交换膜为阳离子 交换膜，B错误：由分析可知，生成气体Y的电被反应式是4OH+ 4h一2H20+02↑，C正确：光催化过程中，每分解0.01malH20 则转移0.02mol电子时，生成0.01mdl5,质量为0.01ml×381g ·mol1=3.81g,D错误。 归纳总结 结合介质信息书写电极反应式 (1)书写电极反应式时，戴性介质中不能出现0H,碱性介质中不 能出现H,熔脸电解质或固体电解质中只能出现其电离出的 离子。 (2)没有说明酸碱性环境时，一敏不能在电板反应式的左侧随意 “补项"H或OH,而应“补项”H20,再根据电荷守恒及原子守恒 在右侧补H或OH。 4.D解析：电池中a是负极、b是正极，电解池中c是阳极、d是阴极 电池工作时电极b连接电极c,A错误：电极c中P,发生氧化反应生 成i[P(CN)2],P元素化合价由0升高为+1，当生成9.0g 可P(C)2时转移00*101m电子，根据得失电子守 恒，电极a消耗0.05m©l氢气，氢气在标准状况下的体积为1.12L,B 错误：燃料电池正极发生反应0，+4eˉ+2H20一40H,反应消耗 水，通电一段时间后，若隔跟©为阴离子交换膜，0H移向负极，OH 的物质的量不变，但消耗了水，则c(KOH)增大，C错误；电极c中P 发生氧化反应生成Li[P(CN)2],电极c的电极反应式为P4-4e+ 8LiCN4Li[P(CN)2]+4Li,D正确。 归纳总结 (1)判断电解质幕液质量变化时，不能只注意电极产物（沉淀、气 体)的形响，还要关注高子迁移对滞液质量的影响。 (2)电解质溶液中离子迁移的数目，不一定等于电授反应中清耗的 该离子数目，也不一定等于电路中转移的电子数目，而应根据“离 子迁移数目×离子所带电荷数=转移电子数目”来判断。 (3)要会利用得失电子守恒和原子守恒关系建立有关物质的已知 量和未知量之间的桥梁，列出计算所蕾的关系式。 5.D解析：由原理图可知：放电时电极M发生还原反应：V05+2H+ e一V02”+H,0,推出M为正极，N为负极，负极发生氧化反 应：V2-e一V+。由原理图可知：放电时电极M发生还原反 应：V05+2H+c一V02+H20,推出M为正极，N为负极，电解液 中H应由负极区移向正极区，即由Ⅱ室移向I室，A错误；充电时电 极M为阳极，发生氧化反应，电极反应为V02*+H,0-e一VO防+ 2H,B错误：草酸是弱酸，反应的离子方程式应为20+H2C204+ ·化学·030一 4H一2V02+2C0,↑+3H,0,C错误：电解时阴极发生还原反应， 电极反应为V02*+e+2H一V++H,0,D正确。 6.(1)阳(2)C02+2N0+18H+16eC0(NH2)2+7H20 解析：(1)由图可知，水在b电极失去电子发生氧化反应生成氧气， 故b是电解池的阳极。(2)电解过程中二氧化碳和硝酸根离子在阴 极得到电子发生还原反应生成尿素，根据得失电子守恒和电荷守恒 配平电极反应式为C02+2N05+18H+16eC0(NH2)2+7H,0。 7.(1)H2(2)C02+6e+6H-CH30H+H20 解析：(1)结合图示可知，H通过质子交换膜流向阴极区，因此右侧 电极区为阴极，当溶液酸性增强，阴极法拉第效率降低，则通过电极 的电子部分生成了其他气体，结合题意可得电极反应式应为2+ 2e—H2↑，因此气体a的分子式为H2。(2)结合图示可知，右侧 电极区为阴极，CO,在阴极得到电子生成甲醇，因此阴极电极反应式 为C02+6e+6HCH30H+H20。 8.(1)C02+6e+5H20CH,0H+60H(2)阳极区发生电极反应 2H20-4e一4H'+02↑，阴极区产生的C0透过阴离子交换膜 进人阳极区，发生反应C0+2H=C02↑+H20,产生C02 解析：(1)若阴极C0,的还原产物为CHOH,则生成CH,OH的电极 反应式为C02+6c+5H20一CH,0H+60H。(2)电极I为阳极， 阳极区产生C02的过程可描述为阳极区发生电极反应2H,0-4: 一4H+02↑，阴极区产生的C0透过阴离子交换膜进人阳极 发生反应C0+2HC021+H0,产生C02。(3)阴极生成碳酸 根离子，发生的反应为二氧化碳和氢氧根离子生成碳酸根离子和 水：C02+20H=C0+H20:在阴极区C02每得到1mol电子， 同时H20也会得到等物质的量的电子，若生成1mlCH2OH,消耗 1malC02得6mol电子，生成6mol0H,H20也会得到6mal电子， 生成6mol0H,共12mol0H,发生反应C02+20H一C0 +H20.消耗6m%lC02,阴极共消耗7molC02,根据选择性公式 Q品，0阳选得性的理论是大值)一-宁 专题探究6新型电池 1,A解析： 吸附层A上氧气失电子与 吸附层B为正极，发 氨氧板离子结合生成水， 生还原反应，正极反 发生氧化反应，吸附层A 应式为2e+2H—H1 为负规，负极反应式为 H,-2e+20H-2H.0 负战 H H NaOH和 HCO,和 NaCl0,的 NaCO,的 混合溶液 混合溶液 吸附层A 离子匀换展吸斯层B 总反应为H+O日一H0.原电池工作时 阳离子移向正极，阴离子移向负极。 吸附层A为负极，H2失去电子生成H,电极反应为H2-2e+20H 一2H20,A错误：原电池中阳离子向正极移动.由分析可知，吸附 层A为负极，吸附层B为正极，Na通过离子交换膜由左向右移动，B 正确：由分析可知，该原电池的总反应为H+0H一H20,NC1O4 在水溶液中完全电离，主要作用是提高溶液的导电性，C正确；右边 吸附层B为正极，发生还原反应，正极电极反应是2H+2 一H2↑，左边吸附层A为负极，发生氧化反应，电极反应是H2一 2e+20H2H20,因此总反应为H'+0H一H,0,D正确。 2.B解析：闭合K2时，X电极发生反应Ni(0H)2+OH-e NiOOH+H20,Ni元素化合价升高，发生氧化反应，A错误：闭合 一学霸高考·白 K,时，P1电极发生反应2H20+2c一20H+H2↑，X电极发生反 应Ni(OH)2+0H-e=NiOOH+H20,电池总反应为2Ni(0H)2 2 NiOOH+H2↑，溶液中0H被度不变，pH不变，B正确：闭合 K,时，Zn电极作原电池负极，表面发生反应Z加-2e+40川 [Z知(0H),]2,表面没有沉淀生成，C错误：该装置将光能先转化为 电能，再转化为化学能，D错误。 3.C解析：充电时，电解质的阳离子移向阴极，该电池充电时，1嵌入 非品硅薄膜，因此充电时极为阴极，放电时为负极。根据分析知， 充电时，b极为阳极，接电源的正极，A错误：充电时，a极的电极反应 式为xi+xe+Si一山，Si,B错误；放电时，外电路通过1mole,b 极将嵌入1mol,因此b极质量增加7g,C正确：放电时，阳离子 向正极移动，因此a极区的穿过交换膜向b极移动，D错误。 4.D解析：该装置中电极1为正极，电极反应式为Cu2++2e Cu, 电极Ⅱ为负极，电极反应式为Cu-2e 一Cu2*,S0子通过阴离子交 换膜从左往右移动。电极Ⅱ的电势低于电板I,A错误：电子应从电 极Ⅱ流出经用电器流入电极I,B错误：电极】的电极反应式为 Cu2++2e一Cu,C错误：放电结束后，左右两室溶液浓度均为 4m·L',左侧溶液诚少的质量与右侧溶液增加的质量相等，D 正确。 5.B解析：为使化学能有效地转化为电能，需要用A山，0，绝缘体隔离 正负极，A正确：根据IZO导体管只允许i*通过，因此电池工 作时，负极发生反应：Li-e一i,B错误：根据用18V电压充电 后，电池正极材料中S,Fe的原子个数比为102（不计i2S,下同）： 23V电压充电后，S、Fe的原子个数比为2.01，说明电池正极材料的 变化为FeS,一FeS一Fe,C正确；根据在300℃下工作的新型 俚一二硫化亚铁热电池，则电池总反应可表示为2xi+FS,充电 放电 i,S+FS2-,D正确。 6.B解析：根据该电池的工作原理图可得，放电时，a电极为原电池负 极，发生氧化反应，b电极为原电池正极，发生还原反应，A错误：放 电时，a电极反应式为： 0 -2= 00 0 0 0 0 B正确：充电时，a电极为阴极，发生还原反应，b电极为阳极，发生氧 化反应，阳离子(K)由阳极(b电极)移向阴极(a电极)，C错误：充 电时，a电极为阴极，连接电源负极，D错误。 技巧点拨 对于有机电池或电解池，若其中一个电复反应是无机反应，可先根 据无机反应的类至判断发生有机反应的电校类型。若两个电极反 应均为有机反应，可将复杂有机物中的日，0等元素的化合价看作 常舰化合价(H元素为+1价、0元素为-2价等)，然后推斯C元素 的化合价及变化情况，进而确定反应类型：也可极据有机物中H、 0元素的增减情况确定其反应类型。 7.A解析：氢气通人极为负极，电极反应式为H2-2e一2H,A错 误：标准状况下22.4L02的物质的量为1ml,结合分析可知，正极 反应式为02+2H20+4e一40H,则此时理论上需要转移4mol电 子，B正确：由图可知，该装置用于空气中C02的辅获，C02→C0→ HCO,H与HC0;反应生成C02,则C02最终由出口B流出，C正 确：由图可知，短路膜中存在电子运动，和常见的离子交换膜不同， 它既能传递离子，还可以传递电子，D正确。 8.D解析：电子层数越多半径越大，电子层数相同时，核电荷数起大， 半径越小：锂离子半径小于Na、K,导致L'能嵌入离子缔，从而能 高选择性提取锂而不提取Na',K·,A正确：阴极室中FcPO,得到电 子发生还颜反应生成1 iFePO.4,发生的电极反应式为FePO,+i+e 一LiFePO4.,B正确：装置中为阴离子膜，反应过程中卤水中的C 通过阴离子膜进人阳极室以维持整个体系的电荷平衡，C正确：5A 的电流电解2分钟后，转移电子6测0。l=01m,则用授板释 ·化学·031