专题4 电化学 主观题突破 电极反应式的书写及电化学计算-【创新大课堂】2026年高考二轮化学专题复习

该高中化学讲义聚焦高考电化学核心考点，涵盖电极反应式书写及电化学计算，按装置类型判断、四步法书写、守恒法计算的逻辑架构梳理知识，通过考点梳理构建体系，方法指导提炼技巧，真题训练强化应用，助力学生突破难点。 讲义以科学思维为导向，创新“四步法”书写电极反应式并结合守恒法计算，如解析高考真题时引导学生分析电子转移与电荷守恒，落实科学探究与实践。设置分层练习，真题与模拟题结合，帮助学生高效掌握考点，为教师把控复习节奏提供有力支持。

主观题突破　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。 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。 答案　(1)NO＋3e－＋4H＋===NH3OH＋ (2)H2－2e－===2H＋　(3)3.3 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．(2025·湖南高考真题)在温和条件下，将CO转化为C4烃类具有重要意义。采用电化学—化学串联催化策略可将CO高选择性合成C4H10，该流程示意图如下： 回答下列问题： (1)电解池中电极M与电源的________极相连。 (2)CO放电生成C2H4的电极反应式为 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)正 (2)2CO＋8e－＋6H2O===C2H4＋8OH－ 解析　(1)由图可知，N电极上CO转化为C2H4，C元素化合价下降，发生还原反应，N为阴极，则M为阳极，与电源正极相连；(2)CO发生得电子的还原反应转化为C2H4，电解液是碱性环境，电极反应为：2CO＋8e－＋6H2O===C2H4＋8OH－。 3．(2025·浙江高考真题)二甲胺[(CH3)2NH]、N，N­二甲基甲酰胺[HCON(CH3)2]均是用途广泛的化工原料。请回答： (3)在[(CH3)2NH2]＋Cl－的有机溶液中电化学还原CO2制备HCON(CH3)2阴极上生成HCON(CH3)2的电极反应方程式是________________________________________。 答案　CO2＋2e－＋2[(CH3)2NH2]＋===HCON(CH3)2＋(CH3)2NH＋H2O 解析　已知电解池中阴极发生还原反应，故在[(CH3)2NH2]＋Cl－的有机溶液中电化学还原CO2制备HCON(CH3)2阴极上生成HCON(CH3)2的电极反应方程式是：CO2＋2e－＋2[(CH3)2NH2]＋===HCON(CH3)2＋(CH3)2NH＋H2O，故答案为：CO2＋2e－＋2[(CH3)2NH2]＋===HCON(CH3)2＋(CH3)2NH＋H2O。 题型强化练(十七)　电极反应式的书写及电化学计算 1．(2025·济南二模)工业上也可用电解法制备Fe3O4，工作原理如图。 已知：低共熔溶剂由有机物氯化胆碱()与乙二醇混合形成。 (1)a为直流电源的________(填“正”或“负”)极；甲电极的电极反应式为 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)电解过程中乙电极生成Cl2，若甲电极转化240 g Fe2O3，则理论上生成Cl2的体积是________________(标准状况下)。 答案　(1)负　3Fe2O3＋2e－===2Fe3O4＋O2－ (2)11.2 L 解析　电池工作时，甲电极中Fe2O3在阴极被还原为Fe3O4，则甲电极为阴极，a为电源负极，b电极为正极，乙电极为阳极。 (1)由分析可知，a为电源负极，甲电极为阴极，Fe2O3被还原为Fe3O4，依据得失电子守恒、电荷守恒和元素守恒，可得出发生的电极反应为3Fe2O3＋2e－===2Fe3O4＋O2－，生成的O2－进入电解质。(2)氯化胆碱()中的Cl－在阳极放电生成Cl2，电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，240 g Fe2O3的物质的量为＝1.5 mol，转移电子的物质的量为×2＝1 mol，生成0.5 mol Cl2，标准状况下的体积为0.5 mol×22.4 L/mol＝11.2 L。 2．(2025·天津红桥三模)2021年我国研制出第一代钠离子电池，该电池具备高能量密度、高倍率充电等优势。它的工作原理为Na1－mMnO2＋NamCnNaMnO2＋Cn，其装置如图所示，负极为碳基材料(NamCn)，利用钠离子在正负极之间嵌脱过程实现充放电。 (1)放电时a极反应式为____________________________________。 (2)用该电池电解精炼铜，当电池中迁移1 mol Na＋时，理论上可获得________________ g纯铜。 答案Na1－mMnO2＋mNa＋＋me－===NaMnO2　32 解析　(1)放电时，a极为正极，Na1－mMnO2得电子结合Na＋生成NaMnO2，电极反应式为Na1－mMnO2＋mNa＋＋me－===NaMnO2； (2)电池中迁移1 mol Na＋，转移1 mol电子；电解精炼铜时，阴极Cu2＋＋2e－===Cu，转移1 mol电子时，生成0.5 mol Cu，质量为0.5 mol×64 g/mol＝32 g。 3．(2025·天津河西三模)天津大学张兵教授团队以CO2与辛胺[CH3(CH2)7NH2]为原料实现了甲酸和辛腈[CH3(CH2)6CN]的高选择性合成，装置工作原理如图所示。 (1)工作时，In/ln2O3－x电极上发生的电极反应式是 ________________________________________________________________________。 (2)工作时，每转移2 mol电子，理论上Ni2P电极上有________ mol辛腈生成。 答案　(1)CO2＋2e－＋H2O===HCOO－＋OH－ (2)0.5 解析　(1)根据图示，工作时，In/ln2O3－x电极上二氧化碳得电子发生还原反应生成甲酸根离子，发生的电极反应式是CO2＋2e－＋H2O===HCOO－＋OH－； (2)工作时，Ni2P电极上CH3(CH2)7NH2失电子发生氧化反应生成CH3(CH2)6CN，电极反应式为CH3(CH2)7NH2－4e－＋4OH－===CH3(CH2)6CN＋4H2O，每转移2 mol电子，理论上Ni2P电极上有0.5 mol辛腈生成。 4．(2025·北京西城三模)油气开采、石油化工等行业废气普遍含有硫化氢，需要回收处理并加以利用。 电化学循环法：采用FeCl3溶液吸收处理H2S，并通过电解池实现“吸收液”再生，同时制取氢气，其原理如图所示。 (1)写出反应器内发生反应的离子方程式___________________________________。 (2)结合电极反应式说明“吸收液”在电解池中是如何再生的 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)4Fe3＋＋2H2S===4Fe2＋＋S2↓＋4H＋ (2)含FeCl2和HCl的溶液进入电解池的阳极区，发生Fe2＋－e－===Fe3＋，H＋通过质子交换膜转移到阴极，阳极区得到的FeCl3溶液，吸收液得以再生 解析　(1)由图知，FeCl3溶液在反应器内将H2S氧化为S2沉淀，自身被还原为FeCl2，根据电子得失守恒、原子守恒，发生反应的离子方程式：4Fe3＋＋2H2S===4Fe2＋＋S2↓＋4H＋。(2)由图知，含FeCl2和HCl的溶液进入电解池的阳极区，发生氧化反应：Fe2＋－e－===Fe3＋，为平衡阳极区电荷，H＋通过质子交换膜转移到阴极，阳极区得到的FeCl3溶液，吸收液得以再生。 5．(2025·北京西城二模)二氧化硫的转化在生产和环境保护等领域具有重要意义。 电解法处理SO2尾气制H2S。电解装置的示意图如图1所示，气体扩散电极多孔透气并隔水，生成的H2S被Ar气带出。 (1)阴极生成H2S，电极反应式是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)为减少副反应的产物堵塞气体扩散电极，生成的H2S及时被Ar气带出，该副反应的化学方程式是 ________________________________________________________________________。 答案　(1)SO2＋6H＋＋6e－===H2S＋2H2O (2)2H2S＋SO2===3S＋2H2O 解析　(1)如图，阴极发生还原反应，SO2得电子生成H2S，根据原子守恒和电荷守恒，在酸性环境下电极反应式为SO2＋6H＋＋6e－===H2S＋2H2O； (2)H2S易被空气中氧气氧化，为防止生成的H2S堵塞气体扩散电极，用Ar气及时带出，副反应是H2S被氧气氧化，化学方程式为2H2S＋SO2===3S＋2H2O。 6．(2025·宁夏银川三模)钼(Mo)广泛应用于化工生产、医疗卫生及国防战略领域。一种从废催化剂(主要含NiO3、MoO3、Fe2O3、Al2O3)中富集回收钼和镍的工艺流程如下。 钼精矿冶金工艺也可以采用电氧化法，其工作原理如图所示： (1)电解时，阳极的电极反应式为 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)若维持电流强度恒定，电源提供电子的速率为5×10－6 mol·s－1，则消耗1.2 g MoS2，理论上需要电解________________ min。 答案　(1)Cl－＋2OH－－2e－===ClO－＋H2O　(2)450 解析　(1)由图可知，阳极上氯离子失去电子生成ClO－，故电极反应式为：Cl－＋2OH－－2e－===ClO－＋H2O；(2)由图可知，MoS2发生的反应方程式为：MoS2＋9ClO－＋3H2O===MoO＋2SO＋9Cl－＋6H＋，所以消耗1 mol MoS2转移18 mol电子，则消耗1.2 g MoS2，理论上需要转移的电子为：×18＝0.135 mol，根据电源提供电子的速率为5×10－6 mol·s－1，理论上需要电解＝2.7×104 s＝450 min。 7．(2025·安徽六安二模)乙烯是重要的化工原料，科学家在研发制备乙烯(C2H4)的新方法。 电化学法制备乙烯。 电化学法还原二氧化碳，不仅能缓解温室效应还能得到乙烯。其原理如图所示。 若电解后溶液pH基本不变，则隔膜为________________(填“阳离子交换膜”或“阴离子交换膜”)；阴极电极反应式为 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　阴离子交换膜　14CO2＋12e－＋8H2O===C2H4＋12HCO 解析　电化学法还原二氧化碳，得到乙烯，即A为阴极，阴极反应生成HCO，因为电解后溶液pH基本保持不变，HCO向B电极移动，故该隔膜为阴离子交换膜；A电极，CO2转化成乙烯，因此阴极电极反应式为：14CO2＋12e－＋8H2O===C2H4＋12HCO。故答案为：阴离子交换膜；14CO2＋12e－＋8H2O===C2H4＋12HCO。 8．(2025·天津二模)2024年中国甲醇产业大会在江西举行。甲醇是全球公认最有效的能够垂直替代柴油的能源，极有可能成为破解能源安全和双碳难题的“超级燃料”。如图某种熔融碳酸盐燃料电池以Li2CO3、K2CO3为电解质、以(CH3OH为燃料时，该电池工作原理如图所示。 该电池工作时负极电极反应式为__________________________，正极应通入的气体为________________。 答案　CH3OH＋3CO－6e－===4CO2＋2H2O　O2和CO2 解析　从电子流向看，a电极为负极，此电极加入CH3OH，从箭头的指向看，CH3OH失电子，生成CO2和H2O，消耗熔融液中的CO，得出电极反应式为CH3OH＋3CO－6e－===4CO2＋2H2O，正极的电极反应为O2＋4e－＋2CO2===2CO，所以正极需要通入O2和CO2。 学科网（北京）股份有限公司 $