|主觀題突破|

電極反應式的書寫及電化學計算（A）

1.（3分）也還原CO電化學法制備甲醇（CO+2H2==CH3OH）的工作原理如圖所示。放電時，電子由電極

.（填"a”或"b"）沿導線流向另一電極。該電池工作時，通入CO一端硫酸溶液的質量

變化16g,理論上通過電路轉移的電子為molo

|H2

n

電極--電極b

—二二二ifc：

田2so4M—二:112V7,-

質子膜（只允許H+通過）

2.（2分）光催化C02制甲醇技術也是研究熱點。銅基納米光催化材料還原C02的機理如圖所示，光照時，低

能價帶失去電子并產生空穴（h+,具有強氧化性）。在低能價帶上，H20直接轉化為02的電極反應式

為____________________

3.（3分）SO?和Nd是主要大氣污染物，利用如圖裝置可同時吸收SO?和NO-

直流電源

s2o：-

吸美g較濃H2sO4

收

池

NO」

此裝置中a是電源的極，陽極電極反應式為

4.(3分)“碳呼吸電池”是一種新型化學電源，其工作原理如圖。正極的電極反應式為；當得

到1molA12(C2O4)3時，電路中轉移的電子的物質的量為mol-

5.(3分)NO2、。2和熔融KNCh可制作燃料電池，其原理如圖所示。該電池在放電過程中石墨I電極上生成

氧化物Y,Y可循環使用，回答下列問題:

(1)正極反應式為o

(2)每消耗92gNO2轉移電子數為

6.(6分)用電解法處理有機廢水是目前工業上一種常用手段，電解過程中陽極催化劑表面水被電解產生氧化

性強的羥基自由基(-OH),羥基自由基再進一步把有機物氧化為無毒物質。如圖為電解含1,2-二氯乙烷的

廢水的裝置圖，寫出電解池陰極的電極反應式：;羥基自由基與1,2-二氯

乙烷反應的化學方程式為o

?B

ALD

含片二氯噓H!O

乙烷的廢水(含少量KOH)

7.(8分)早在20世紀已有科學家設計通過CH3OH/CO電化學氧化合成碳酸二甲酯(DMC),陽極發生的反應

分3步進行：

第一步：2B「-2e-=Br2

第二步：CO+Br2=COBr?

則第三步反應的化學方程式為;Bf在總反應中的作用是,

8.（4分）電芬頓工藝被認為是一種很有應用前景的高級氧化技術，可用于降解去除廢水中的持久性有機污染

物［如（苯酚）］,其工作原理如圖所示（.0H表示自由基，有強氧化性）。

（1）陰極發生的反應為.

（2）若處理1mol苯酚，則理論上電路中通過電子的物質的量為

9.（4分）基于催化劑s-SnLi的CO2電催化制備甲酸鹽同時釋放電能的裝置如圖所示，該電池充電時，陽極

的電極反應式為.,若電池工作rmin,Zn電極的質量變化為mg,則理論上消耗CO2的物

質的量為.

e-

10.(6分)合成氨也可以通過電化學過程實現，其裝置如圖所示。

⑴導線中電子流動方向為o

(2)生成NH3的電極反應式為?

(3)若惰性電極2的電流效率〃為75%,則惰性電極2處N2與NH3的物質的量之比為

,電極上目標產物的實際質量亡

(〃丁極^標產物的理論質量xl00%)。

11.(4分)經測定污水里NaNC>2含量為4.6%,科研人員研究發現可用如圖所示的裝置處理污水中的NaNO2,

原理是利用Fe2+把NO］還原成N2O

4直流電源I—I

丸、JLFe電極

NaNO,污水稀硫酸鐵、

稀HzSO,、稀H/SO,

Fe"交換膜

(1)陽極附近溶液中發生反應的離子方程式為O

(2)在實驗室恰好完全處理3.0kg該NaNCh污水，則理論上陰極區與陽極區溶液質量變化的差為

g。

12.(4分XD科研人員研究出一種方法，可實現水泥生產時CO2的零排放，其基本原理如圖1所示；電解反

應在溫度小于900c時進行，碳酸鈣先分解為CaO和CCh，電解質為熔融碳酸鈉，陽極的電極反應式為

2C0i--4e==2CO2+O2,則陰極的電極反應式為。

——'I——

l，8

二8

太020

石

陽^0

二0

墨

光0

i§

§

圖1

b

(2)微生物燃料電池是在微生物的作用下將化學能轉化為電能的裝置。某微生物燃料電池的工作原理如圖2

所示，其中HS-在硫氧化菌作用下轉化為SO廠的電極反應式是

13.(6分)傳統方法制備H2O2會產生大量副產物，研究者通過更環保的電解法，使用空氣和水制備H2O2,

并用其處理有機廢水，過程如圖甲。

函*蛆麗甌催/沙廢1N4處理后廢水)

催化劑Cu-C31M4

甲

X

Y

b極O

X

X

X

X

X

X

X

電解制備H2O2裝置如圖乙所示。

(1)a極的電極反應式為=

⑵通過管道將b極產生的氣體送至a極，目的是o

(3)pH過高時H2O2會分解。但電解一段時間后，a極附近溶液的pH基本不變，原因是

I主觀題突破I電極反應式的書寫及電化學計算(B)

還原還原

1.(4分)應用電化學原理，硝酸鹽一亞硝酸鹽一氨，實現了高效合成氨，裝置如圖。

?O

NO^;

現

我

(1)生成NO］的電極反應式是-

(2)當電路中有2mol電子通過時，一定量的NO1被還原生成0.6molNO］和molNH3o

2.(6分)將PbO溶于NaOH溶液可制備NaHPbO2,反應為PbO+OJT=HPb05。制備高純鉛的原電池原理

示意圖如圖所示。

(1)獲得高純鉛的電極是,.(填“正極”或“負極”)。

(2)電池的總反應的離子方程式是。

(3)從物質和能量利用的角度說明該工藝的優點：

3.(4分)在銅基配合物的催化作用下，利用電化學原理可將CCh轉化為碳基燃料(包括CO、烷煌和竣酸等),

其裝置原理如圖所示。

質子交換膜

HCOOH，

銅基催化劑

酸性電解質溶液

(1)圖中生成甲酸的電極反應式為O

(2)當有0.2molH+通過質子交換膜時，理論上最多生成HCOOH的質量為。

4.(4分)少量的SO?經Na2cCh溶液洗脫處理后，所得洗脫液主要成分為Na2cO3、NaHCCh和Na2s。3，利用

生物電池技術，可將洗脫液中的Na2sCh轉化為單質硫(以S表示)回收。

電解質質子交洗脫液

溶液換膜

(pH=4)

(1)該裝置中，正極的電極反應式為=

(2)一段時間后，若洗脫液中SOg的物質的量減少了Imol,則理論上HCO,減少了moL

5.(3分)純凈的硫化鋅是半導體鋰離子電池負極材料。在充電過程中發生合金化反應生成LiZn(合金相)，同

時負極材料晶胞的組成變化如圖所示。

充電過程中ZnS到LirZnvS的電極反應式為.

*和y用具體數字表示)。

6.（4分）晶體n可作電池正極材料，通過Zi?+在晶體II中嵌入和脫嵌，實現電極材料充放電的原理如圖所示。

“ii”代表電池（填“充電”或“放電”）過程，“適”的電極反應式為

oO?MnoZn□空位

7.（4分）科學家通過使用雙極膜電滲析法來捕獲和轉化海水中的CO2,其原理如圖所示。

處理后處理后

海水1海水2

隔膜1（「雙極膜隔膜2

HCOJE

電

電

極極

Y

X

HCO.aHO)(COJ=

122

循環液1海水酸化循環液2

海水

（1）寫出與電源正極相連的一極上的電極反應式:

（2）下列說法正確的是.（填字母）。

A.循環液1和循環液2中的陰離子種類相同

B.隔膜1為陽離子交換膜，隔膜2為陰離子交換膜

C.水的電離程度：處理后海水1＞處理后海水2

D.該方法可以同時將海水進行淡化

8.（4分）新能源的利用對實現“碳中和”也有重要意義。搭載鈉離子電池的新能源汽車，動力充足、冬天也

無需頻繁充電。第二代鈉離子電池是以硬碳（G）為基底材料的嵌鈉硬碳（Na，G）和鎰基高鎰普魯士白

Na2Mn[Mn（CN）6]為電極的一種新型二次電池，在充放電過程中，Na卡在兩個電極之間往返嵌入和脫嵌。其

工作原理如圖所示。

若用該鈉離子電池給鉛酸蓄電池充電，普魯士白電極連接（填“Pb”或“PbO2”）極，鈉離子電池

負極的電極反應式為

9.（3分）通過氫電極增壓法可使氧化鋅進一步制得單質鋅（如圖），儲罐內ZnO溶解后形成［Zn（0H）4p,電解

池中發生總反應的離子方程式為o

10.（3分）基于電化學原理，我國科學家利用固體氧化物電解池實現高選擇性C3H8電化學脫氫制

CH2=CHCH3的工藝，裝置如圖，則C3H8生成CH?=CHCH3的電極反應式為

11.（4分）微生物燃料電池的一種重要應用是廢水處理中實現碳氮聯合轉化為CO2和N2，如圖所示，其中1,

2為厭氧微生物電極，3為陽離子交換膜，4為好氧微生物反應器。

(1)正極的電極反應式是O

(2)協同轉化總反應中當有標準狀況下44.8LN2生成時轉移電子數是

12(7分)中科院研究出首例在室溫條件超快傳輸的氫負離子導體LaHx，某小組據此設計了如圖裝置，以電

化學方法進行反應：CO2(g)+3H2(g)-CH3OH(g)+H2O(g)AH=-49.5kJ-mol-^

n

H

2co2

出口I出口n

(1)電極a為電源的(填“正極”或“負極”)。

(2)生成CH30H的電極反應式為.

(3)若反應：CO2(g)+H2(g)-CO(g)+H2O(g)AH=+4L2kJ.mo「i(副反應)也同時發生，出口II為CO、

CH3OH、CO2的混合氣，且“(CO)：〃(CH3OH)=1：3,則惰性電極2的電流效率〃為

/利用的電量

…X100%)O

‘總的電子電量

答案精析

A

l.b2

解析根據總反應CO+2H2==CH30H可知，氫氣在電極b發生氧化反應，b為負極發生反應：H2-2e

++

=2H,電子流出；a為正極發生反應：CO+4e+4H=CH3OH,消耗的氫離子由負極區補充，因此通入

C0一端硫酸溶液的質量變化16g是生成的甲醇的質量,即0.5mol,轉移2mol電子。

++

2.2H2O+4h=O2+4H

+

3.負SO2+2H2O-2e==S0^+4H

解析HSO]-S20廣，硫元素化合價降低，陰極發生還原反應，故a為電源負極，b為電源正極，SO?在陽

+

極發生氧化反應,電極反應式為SO2+2H2O-2e=S02-+4Ho

4.2CO2+2e==C2。廠6

解析原電池中正極發生還原反應,根據圖示，CO?得電子發生還原反應生成c2oj-,通入CO2的電極為

3+

正極，正極的電極反應式為2CO2+2e=C20i-；負極A1失電子生成Al,當得到1molAbCzCUb時，電

路中轉移的電子的物質的量為6mol。

5.(l)O2+2N2O5+4e-=4N03(2)2NA

解析⑵根據電極反應：4NO2+4N0>4e』4N2O5可知，每消耗92gNO2(gP2molNO2)，轉移電子數為

2NA。

6.2H2O+2e=2OH+H2t10OH+CH2cleH2cl—>2CO2t+2HC1+6H2O

解析由圖可知，在堿性條件下，水得到電子發生還原反應生成氫氣和氫氧根離子：2H2O+2e=2OH

+H2f；羥基自由基與1,2-二氯乙烷反應生成無毒的物質，根據原子守恒可知，反應生成二氧化碳、水和

HC1,反應的化學方程式為10QH+CH2cleH2cl-2c。2f+2HC1+6H2OO

7.COBr2+2CH3OH=CO(OCH3)2+2HBr作催化齊!J

解析第三步為COBr?和甲醇的反應，生成碳酸二甲酯和溪化氫。溪離子參與反應，但最終沒有被消耗,

在總反應中的作用是作催化劑。

8.(1)Fe3++e-^=Fe2+>O2+2H++2e-^=H2O2

(2)84mol

+2+3

解析由反應C6H6O+28OH=6CO2+17H2。、H+Fe+H2O2=H2O+OH+Fe\O2+2H++2e』H2C>2和

Fe—+e-^=Fe2+可知，消耗1mol苯酚，電路中轉移(28+28x2)mol=84mol電子。

9.4OH-4e=2HO+Of—mol

2265

解析由題中圖像可知，電池充電時，陽極上氫氧根離子發生氧化反應，失去電子生成氧氣，電極反應式

為4OH--4e==2H2O+O2f；電池工作時，負極反應：Zn-2e=Zn2+,正極反應：CO2+2e+H2O=HCOO

+OH,由轉移電子守恒可知,"(CC)2)="(Zn)Wmolo

10.⑴惰性電極2到電源正極、電源負極到惰性電極1

3

(2)3H2-6e+2N-=2NH3(3)1：6

2++3+

1l.(l)6Fe+2NO2+8H=6Fe+N2t+4H2O(2)128

12.⑴3co2+4e-C+2cO/(2)HS+4H2O-8e-SOr+9fT

解析⑴要實現CO?的零排放，則陽極生成的CO2需要在陰極消耗掉,據此可寫出陰極反應式：3CO2+4e

=C+2C0"(2)由題圖2可知，HS-SO廣，S元素的化合價升高，失電子，發生氧化反應，a極作負極,

+

電極反應式為HS+4H2O-8e==S0i-+9Ho

+

13.(l)O2+2H+2e-=H2O2⑵將b極產生的氧氣循環利用，用于制備H2O2(3)反應轉移2moi電子時，陽

極反應產生2moiH+并通過質子交換膜移動至陰極室，發生反應，即a極區消耗H+的物質的量與通過質子

交換膜遷移過來的H+的物質的量相等

B

1.(1)N03+2e+H20=N02+2OH(2)0.1

解析⑴從裝置圖分析其電解質溶液呈堿性,則生成NO］的電極反應式是NO］+2e-+H20=N05+20H。(2)

根據電極反應式NO,+2e-+H20=N05+20JT,NO,被還原生成0.6molNO］轉移電子為L2mol,貝被

還原生成NH3轉移電子為2mol-1.2mol=0.8mol,由電極反應式NO3+8e+6H2O=NH3t+90JT可計算生成

的N%物質的量為0.1mol。

2.(1)正極(2)HPb02+H2=Pb+OH+H2O

(3)NaOH可循環使用，制備高純鉛的過程中獲得電能

解析(2)由圖可知，HPbO］在正極得到電子生成Pb,電極反應式為HPbO2+2e+H2O=Pb+3OH-,玨在負

極失去電子生成HzO,電極反應式為H2-2e+2OH=2H2O,則電池總反應的離子方程式為

HPb02+H2=Pb+OH+H2Oo

+

3.(1)CO2+2e+2H=HCOOH(2)4.6g

+

解析⑴由圖可知，Pt電極氧元素價態升高失電子，故Pt電極為陽極，電極反應式為2H2O-4e=O2+4H,

+

石墨烯電極為陰極，電極反應式為CO2+2e+2H=HCOOHo(2)當有0.2molIT通過質子交換膜時，轉移

0.2mol電子,生成0.1molHCOOH,質量為0.1molx46g-mor'=4.6go

"

4.(l)SO|~+4e+6HCO3=SI+3H20+6CO|(2)2

解析分析可知，該裝置中，正極的電極反應式為SO『+4e+6HCO1=SI+3HzO+6CO『,當消耗1mol

亞硫酸根離子，轉移4mol電子，同時消耗6mol碳酸氫根離子，生成6mol碳酸根離子，根據電荷守恒,

則有4molH+通過質子交換膜移向正極，4mol氫離子可以結合4mol的碳酸根離子生成4mol的碳酸氫根

離子，則理論上碳酸氫根離子減少了2mol。

5.4ZnS+6Li++6e-^=3Zn+4Lii.5Zno.25S

解析由均攤法可知，Li'ZnyS中Li+和Z/+共有7個，S?有8號+6耳=4個，由化合價代數和為零可知，

LixZnyS的化學式為Li1.5Zno.25S。根據題干信息在“充電過程中,發生合金化反應生成LiZn(合金相)”，故

+

ZnS負極充電時得電子有Zn生成,故充電時的電極反應為4ZnS+6Li+6e-=3Zn+4Lii.5Zno.25S0

-2+

6.放電ZnvMn0.61no.390-2xe^Mn0,6O,390+%Zn

7.(l)Fe(CN)t--e==Fe(CN)1-(2)A

解析(1)由圖分析可知，電極X中Fe化合價降低，得到電子，作陰極，與電源負極相連；電極Y中Fe

化合價升高，失去電子，作陽極，與電源正極相連；與電源正極相連的一極上的電極反應式為Fe(CN)「-e-

=Fe(CN)l-o(2)由①可知電極X為陽極,電極反應式為Fe(CN)「+e』Fe(CN)『，電極Y為陽極，電極

反應式為Fe(CN)「-e』Fe(CN)落,則循環液1和2中均含有Fe(CN)r和Fe(CN)1，A項正確；由電極X

反應可知，循環液1中負電荷數增加，為平衡溶液中電荷，則海水中的鈉離子應通過隔膜1移向電極X；

由電極Y反應可知，循環液2