專題四　主觀題突破　電極反應(yīng)式的書寫及電化學(xué)計(jì)算--2025年高考化學(xué)大二輪專題復(fù)習(xí)課件+講義+專練-課件下載-教習(xí)網(wǎng)

1.分析電化學(xué)裝置的物質(zhì)變化書寫電極反應(yīng)式(1)確定裝置類型原電池：外接用電器、電壓表、負(fù)載等；電解池：外接電源或題干給出信息；二次電池：放電為原電池、充電為電解池。
(2)“四步法”書寫電極反應(yīng)式
2.已知總反應(yīng)式，書寫電極反應(yīng)式(1)書寫三步驟步驟一：根據(jù)電池總反應(yīng)式，標(biāo)出電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目(ne-)。步驟二：找出正(陰)、負(fù)(陽)極，失電子的電極為負(fù)(陽)極；確定溶液的酸堿性。步驟三：寫電極反應(yīng)式。負(fù)(陽)極反應(yīng)：還原劑-ne-===氧化產(chǎn)物正(陰)極反應(yīng)：氧化劑+ne-===還原產(chǎn)物
(2)書寫技巧若某電極反應(yīng)式較難寫出時(shí)，可先寫出較易的電極反應(yīng)式，然后根據(jù)得失電子守恒，用總反應(yīng)式減去較易的電極反應(yīng)式，即可得出較難寫出的電極反應(yīng)式。
例　鹽酸羥胺(NH3OHCl)是一種常見的還原劑和顯像劑，其化學(xué)性質(zhì)類似NH4Cl。工業(yè)上采用如圖所示裝置進(jìn)行制備。不考慮溶液體積的變化。
回答下列問題：(1)正極反應(yīng)式為　　　　。?(2)負(fù)極反應(yīng)式為　　　　。?(3)理論上，當(dāng)有標(biāo)準(zhǔn)狀況下3.36 L H2參與反應(yīng)時(shí)，左室溶液質(zhì)量增加　　　 g。?
NO+3e-+4H+===NH3OH+
H2-2e-===2H+
1.[2024·浙江1月選考，19(1)]某研究小組采用電化學(xué)方法將CO2轉(zhuǎn)化為HCOOH，裝置如圖。電極B上的電極反應(yīng)式是　　　?　　　　　　　　　。?
CO2+2e-+2H+===HCOOH
反應(yīng)ⅲ生成O2，O2將NO氧化
電極b上發(fā)生H2O失電子生成O2的氧化反應(yīng)，是電解池的陽極。
②電解過程中生成尿素的電極反應(yīng)式是______　　　?　　。?
+16e-+CO2+18H+===CO(NH2)2+7H2O
a極硝酸根離子得電子轉(zhuǎn)化為尿素，再結(jié)合酸性環(huán)境可分析出電極反應(yīng)式。
4.[2023·湖南，17(2)]工業(yè)上以粗鎵為原料，制備超純Ga(CH3)3的工藝流程如下：
已知：金屬Ga的化學(xué)性質(zhì)和Al相似，Ga的熔點(diǎn)為29.8 ℃。
“電解精煉”裝置如圖所示，電解池溫度控制在40~45 ℃的原因是_____　　　?　　　　，陰極的電極反應(yīng)式為__________　。?
生成的Ga為液體，便于從出料口流出
+3e-===Ga+4OH-
5.[2021·山東，17(4)]利用膜電解技術(shù)(裝置如圖所示)，以Na2CrO4為主要原料制備Na2Cr2O7的總反應(yīng)的化學(xué)方程式為4Na2CrO4+4H2O 2Na2Cr2O7+4NaOH+2H2↑+O2↑。則Na2Cr2O7在　　(填“陰”或“陽”)極室制得，電解時(shí)通過膜的離子主要為　　　。?
2H2O+4h+===O2+4H+
COBr2+2CH3OH===CO(OCH3)2+2HBr　作催化劑
2H2O+2e-===2OH-+H2↑　10·OH+CH2ClCH2Cl―→2CO2↑+2HCl+6H2O
(1)Fe3++e-===Fe2+、O2+2H++2e-===H2O2(2)84 ml
(1)惰性電極2到電源正極、電源負(fù)極到惰性電極1(2)3H2-6e-+2N3-===2NH3(3)1∶6
(1)O2+2H++2e-===H2O2(2)將b極產(chǎn)生的氧氣循環(huán)利用，用于制備H2O2(3)反應(yīng)轉(zhuǎn)移2 ml電子時(shí)，陽極反應(yīng)產(chǎn)生2 ml H+并通過質(zhì)子交換膜移動至陰極室，發(fā)生反應(yīng)，即a極區(qū)消耗H+的物質(zhì)的量與通過質(zhì)子交換膜遷移過來的H+的物質(zhì)的量相等
1.H2還原CO電化學(xué)法制備甲醇(CO+2H2===CH3OH)的工作原理如圖所示。放電時(shí)，電子由電極____(填“a”或“b”)沿導(dǎo)線流向另一電極。該電池工作時(shí)，通入CO一端硫酸溶液的質(zhì)量變化16 g，理論上通過電路轉(zhuǎn)移的電子為　　 ml。?
根據(jù)總反應(yīng)CO+2H2===CH3OH可知，氫氣在電極b發(fā)生氧化反應(yīng)，b為負(fù)極發(fā)生反應(yīng)：H2-2e-===2H+，電子流出；a為正極發(fā)生反應(yīng)：CO+4e-+4H+===CH3OH，消耗的氫離子由負(fù)
極區(qū)補(bǔ)充，因此通入CO一端硫酸溶液的質(zhì)量變化16 g是生成的甲醇的質(zhì)量，即0.5 ml，轉(zhuǎn)移2 ml電子。
2.光催化CO2制甲醇技術(shù)也是研究熱點(diǎn)。銅基納米光催化材料還原CO2的機(jī)理如圖所示，光照時(shí)，低能價(jià)帶失去電子并產(chǎn)生空穴(h+，具有強(qiáng)氧化性)。在低能價(jià)帶上，H2O直接轉(zhuǎn)化為O2的電極反應(yīng)式為______________　　　　。?
2H2O+4h+===
3.SO2和NOx是主要大氣污染物，利用如圖裝置可同時(shí)吸收SO2和NO。
此裝置中a是電源的　　極，陽極電極反應(yīng)式為______________________　　　。?
4.“碳呼吸電池”是一種新型化學(xué)電源，其工作原理如圖。正極的電極反應(yīng)式為　　　　　　；當(dāng)?shù)玫? ml Al2(C2O4)3時(shí)，電路中轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量為　　　 ml。?
5.NO2、O2和熔融KNO3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(huán)使用，回答下列問題：(1)正極反應(yīng)式為　　　　　　　　　　　。?(2)每消耗92 g NO2轉(zhuǎn)移電子數(shù)為　　　。?
6.用電解法處理有機(jī)廢水是目前工業(yè)上一種常用手段，電解過程中陽極催化劑表面水被電解產(chǎn)生氧化性強(qiáng)的羥基自由基(·OH)，羥基自由基再進(jìn)一步把有機(jī)物氧化為無毒物質(zhì)。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(yīng)式：　　　　　　　　　　?。涣u基自由基與1，2?二氯乙烷反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________________　　　　　　　　　　。
2H2O+2e-===2OH-+H2↑
10·OH+CH2ClCH2Cl―→
2CO2↑+2HCl+6H2O
7.早在20世紀(jì)已有科學(xué)家設(shè)計(jì)通過CH3OH/CO電化學(xué)氧化合成碳酸二甲酯(DMC)，陽極發(fā)生的反應(yīng)分3步進(jìn)行：第一步：2Br--2e-===Br2第二步：CO+Br2===COBr2則第三步反應(yīng)的化學(xué)方程式為_______　　　　　　??；Br-在總反應(yīng)中的作用是　　　　。
2CH3OH===CO(OCH3)2+2HBr
8.電芬頓工藝被認(rèn)為是一種很有應(yīng)用前景的高級氧化技術(shù)，可用于降解去除廢水中的持久性有機(jī)污染物[如 (苯酚)]，其工作原理如圖所示(·OH表示自由基，有強(qiáng)氧化性)。
(1)陰極發(fā)生的反應(yīng)為______________________　　　　　　　　。?(2)若處理1 ml苯酚，則理論上電路中通過電子的物質(zhì)的量為　　　　。?
Fe3++e-===Fe2+、O2+
2H++2e-===H2O2
9.基于催化劑s?SnLi的CO2電催化制備甲酸鹽同時(shí)釋放電能的裝置如圖所示，該電池充電時(shí)，陽極的電極反應(yīng)式為________________　　　，若電池工作t min，Zn電極的質(zhì)量變化為m g，則理論上消耗CO2的物質(zhì)的量為　　　　。?
4OH--4e-===2H2O
10.合成氨也可以通過電化學(xué)過程實(shí)現(xiàn)，其裝置如圖所示。(1)導(dǎo)線中電子流動方向?yàn)開_______________　　　　。(2)生成NH3的電極反應(yīng)式為______________　　　　。?
正極、電源負(fù)極到惰性電極1
3H2-6e-+2N3-
(1)陽極附近溶液中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為________________________　　　?　　　。(2)在實(shí)驗(yàn)室恰好完全處理3.0 kg該NaNO2污水，則理論上陰極區(qū)與陽極區(qū)溶液質(zhì)量變化的差為　　　g。
HS-+4H2O-8e-===
13.傳統(tǒng)方法制備H2O2會產(chǎn)生大量副產(chǎn)物，研究者通過更環(huán)保的電解法，使用空氣和水制備H2O2，并用其處理有機(jī)廢水，過程如圖甲。電解制備H2O2裝置如圖乙所示。
(1)a極的電極反應(yīng)式為________　　　　。?(2)通過管道將b極產(chǎn)生的氣體送至a極，目的是______________　　　　。?
將b極產(chǎn)生的氧氣循環(huán)利用，用于制備H2O2
(3)pH過高時(shí)H2O2會分解。但電解一段時(shí)間后，a極附近溶液的pH基本不變，原因是____________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
反應(yīng)轉(zhuǎn)移2 ml電子時(shí)，陽極反應(yīng)產(chǎn)生2 ml H+并通過質(zhì)子交換膜移動至陰極室，發(fā)生反應(yīng)，即a極區(qū)消耗H+的物質(zhì)的量與通過質(zhì)子交換膜遷移過來的H+的物質(zhì)的量相等
(1)CO2+2e-+2H+===HCOOH(2)4.6 g
4ZnS+6Li++6e-===3Zn+
PbO2　NaxCy-xe-===Cy+xNa+
C3H8+O2--2e-===CH2==CHCH3+H2O
(1)負(fù)極(2)CO2-6e-+6H-===CH3OH+H2O(3)90%
1.應(yīng)用電化學(xué)原理，硝酸鹽亞硝酸鹽氨，實(shí)現(xiàn)了高效合成氨，裝置如圖。
(2)電池的總反應(yīng)的離子方程式是　　　?　　　　。
(3)從物質(zhì)和能量利用的角度說明該工藝的優(yōu)點(diǎn)：___________________________________　　　　。?
NaOH可循環(huán)使用，制備高純鉛的過程中獲得電能
3.在銅基配合物的催化作用下，利用電化學(xué)原理可將CO2轉(zhuǎn)化為碳基燃料(包括CO、烷烴和羧酸等)，其裝置原理如圖所示。(1)圖中生成甲酸的電極反應(yīng)式為_________　　　?　　　　。?
2H+===HCOOH
(2)當(dāng)有0.2 ml H+通過質(zhì)子交換膜時(shí)，理論上最多生成HCOOH的質(zhì)量為　　　　。
4.少量的SO2經(jīng)Na2CO3溶液洗脫處理后，所得洗脫液主要成分為Na2CO3、NaHCO3和Na2SO3，利用生物電池技術(shù)，可將洗脫液中的Na2SO3轉(zhuǎn)化為單質(zhì)硫(以S表示)回收。(1)該裝置中，正極的電極反應(yīng)式為____________　　　?　　　　。?
5.純凈的硫化鋅是半導(dǎo)體鋰離子電池負(fù)極材料。在充電過程中發(fā)生合金化反應(yīng)生成LiZn(合金相)，同時(shí)負(fù)極材料晶胞的組成變化如圖所示。
充電過程中ZnS到LixZnyS的電極反應(yīng)式為___________________________　　　?　　　　(x和y用具體數(shù)字表示)。?
6.晶體Ⅱ可作電池正極材料，通過Zn2+在晶體Ⅱ中嵌入和脫嵌，實(shí)現(xiàn)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，“?！钡碾姌O反應(yīng)式為___________________________________________________。?
7.科學(xué)家通過使用雙極膜電滲析法來捕獲和轉(zhuǎn)化海水中的CO2，其原理如圖所示。(1)寫出與電源正極相連的一極上的電極反應(yīng)式：　　　　　　　　　　　　。
(2)下列說法正確的是　　　(填字母)。?A.循環(huán)液1和循環(huán)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?！∷?D.該方法可以同時(shí)將海水進(jìn)行淡化
8.新能源的利用對實(shí)現(xiàn)“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(Cy)為基底材料的嵌鈉硬碳(NaxCy)和錳基高錳普魯士白Na2Mn[Mn(CN)6]為電極的一種新型二次電池，在充放電過程中，Na+在兩個(gè)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(fù)極的電極反應(yīng)式為_____　　　　。?
-xe-===Cy+xNa+
9.通過氫電極增壓法可使氧化鋅進(jìn)一步制得單質(zhì)鋅(如圖)，儲罐內(nèi)ZnO溶解后形成[Zn(OH)4]2-，電解池中發(fā)生總反應(yīng)的離子方程式為_______________　　　　　　　　　。
H2+[Zn(OH)4]2-
Zn+2H2O+2OH-
10.基于電化學(xué)原理，我國科學(xué)家利用固體氧化物電解池實(shí)現(xiàn)高選擇性C3H8電化學(xué)脫氫制CH2==CHCH3的工藝，裝置如圖，則C3H8生成CH2==CHCH3的電極反應(yīng)式為　　　　。?
11.微生物燃料電池的一種重要應(yīng)用是廢水處理中實(shí)現(xiàn)碳氮聯(lián)合轉(zhuǎn)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(yīng)器。
(1)正極的電極反應(yīng)式是　　　　。?
(2)協(xié)同轉(zhuǎn)化總反應(yīng)中當(dāng)有標(biāo)準(zhǔn)狀況下44.8 L N2生成時(shí)轉(zhuǎn)移電子數(shù)是　　　。?
12.中科院研究出首例在室溫條件超快傳輸?shù)臍湄?fù)離子導(dǎo)體LaHx，某小組據(jù)此設(shè)計(jì)了如圖裝置，以電化學(xué)方法進(jìn)行反應(yīng)：CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH=-49.5 kJ·ml-1。
(1)電極a為電源的　　　(填“正極”或“負(fù)極”)。?
(2)生成CH3OH的電極反應(yīng)式為_______　　　　　　　　　　。?
+6H-===CH3OH+H2O

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