第六章　微题型59　电极反应式的书写

微题型59电极反应式的书写1．某气敏传感器用于检测CO的工作原理如图所示。下列说法正确的是()A．电极Ⅰ上发生反应：CO＋H2O－2e－=CO2＋2H＋B．电极Ⅱ上发生反应：O2＋2H2O＋4e－=4OH－C．工作过程中电能转化为化学能D．工作一段时间后溶液的pH增大答案A解析由题给信息分析可知，电极Ⅰ为负极，一氧化碳失去电子发生氧化反应生成二氧化碳，电极反应式为CO＋H2O－2e－=CO2＋2H＋，故A正确；电极Ⅱ为正极，酸性条件下，氧气在正极得到电子发生还原反应生成水，电极反应式为O2＋4H＋＋4e－=2H2O，故B错误；由图可知，该装置为化学能转化为电能的原电池，故C错误；由A、B项分析可知，电池的总反应为2CO＋O2=2CO2，反应中没有氢离子的生成和消耗，所以工作一段时间后溶液的pH不变，故D错误。2．用原电池原理可以除去酸性废水中的三氯乙烯和AsOeq\o\al(－,3)，其原理如图所示(导电壳内部为纳米铁)。下列说法正确的是()A．纳米铁发生还原反应B．正极电极反应式：C2HCl3＋5H＋＋8e－=C2H6＋3Cl－C．导电壳上电极反应式：AsOeq\o\al(－,3)＋SOeq\o\al(2－,4)＋14Fe2＋＋14H＋=FeAsS↓＋13Fe3＋＋7H2OD．该电池的负极材料易被环境腐蚀答案B解析据图可知纳米铁生成Fe2＋，化合价升高，发生氧化反应，故A错误；原电池正极得电子发生还原反应，据图可知在酸性条件下，正极上C2HCl3被还原为乙烷，则电极反应式为C2HCl3＋5H＋＋8e－=C2H6＋3Cl－，故B正确；据示意图可知AsOeq\o\al(－,3)＋SOeq\o\al(2－,4)＋14Fe2＋＋14H＋=FeAsS↓＋13Fe3＋＋7H2O反应发生在含SOeq\o\al(2－,4)的酸性溶液中，导电壳上的反应为铁被氧化成亚铁离子，故C错误；负极材料铁在导电壳内部，所以负极材料不易被环境腐蚀，故D错误。3．2019年诺贝尔化学奖授予在锂离子电池研究方面做出了贡献的三位科学家。高能LiFePO4电池的反应原理：xLiFePO4＋nCeq\o(,\s\up7(充电),\s\do5(放电))xFePO4＋LixCn下列说法不正确的是()A．放电时，电子由电极b经导线、用电器、导线到电极aB．充电时，Li＋向右移动，电极b的电势大于电极a的电势C．充电时，电极b的电极反应式：xLi＋＋xe－＋nC=LixCnD．放电时，电极a的电极反应式：xFePO4＋xLi＋＋xe－=xLiFePO4答案B解析由电池总反应式以及电池的装置图可知，放电时，电极b为负极，电极a为正极，电子由负极经导线、用电器、导线到正极，故A正确；充电时，电极b为阴极，电极a为阳极，阳离子向阴极移动，则Li＋向右移动，电极a为阳极，电势更高，故B错误；充电时，电极b为阴极，得电子，发生还原反应，电极反应式为xLi＋＋xe－＋nC=LixCn，故C正确；放电时，电极a为正极，电极反应式为xFePO4＋xLi＋＋xe－=xLiFePO4，故D正确。4．铝电池性能优越，在工业上有广泛的应用。如图为用Al-Ag2O2电池电解尿素[CO(NH2)2]碱性溶液制氢气(隔膜Ⅱ仅阻止气体通过，a、b均为惰性电极)的装置。下列说法不正确的是()A．电池工作时，电解质溶液中Na＋移向Ag电极B．Al电极的电极反应为Al－3e－＋3OH－=Al(OH)3C．a电极上的电极反应为CO(NH2)2＋8OH－－6e－=COeq\o\al(2－,3)＋N2↑＋6H2OD．电池工作时，若有1molAg2O2在电极放电，理论上可以获得氢气44.8L(标准状况)答案B解析Ag电极为原电池的正极，工作时，钠离子(阳离子)移向正极，A正确；在强碱性电解质环境中，Al电极的电极反应为Al－3e－＋4OH－=AlOeq\o\al(－,2)＋2H2O，B错误；a电极接电源的正极，为电解池的阳极，尿素作还原剂失电子，其中N元素化合价从－3价升到0价，在碱性环境中，＋4价的碳元素以COeq\o\al(2－,3)存在，C正确；1molAg2O2被还原时可以获得4mole－，根据得失电子守恒，可以产生2molH2，标准状况下体积为44.8L，D正确。5．H3BO3可以通过电解NaB(OH)4溶液的方法制备，其工作原理如图，下列叙述错误的是()A．N室发生的电极反应式为2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－B．M室中稀硫酸可用盐酸替代C．b膜为阴膜，产品室发生的反应为B(OH)eq\o\al(－,4)＋H＋=H3BO3＋H2OD．理论上每生成1mol产品，阳极室可生成标准状况下5.6L气体答案B解析N室中石墨电极为阴极，电解时阴极上H2O得电子生成H2和OH－，电极反应式为2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，故A正确；M室中稀硫酸若用盐酸替代，氯离子在阳极上放电生成的氯气易污染空气，H＋通过a膜进入产品室，盐酸的浓度不断减小，则M室溶液的导电性逐渐减弱，电解效率逐渐降低，不利于硼酸的生产，故B错误；M室中H＋通过阳离子交换膜a膜进入产品室，原料室中的B(OH)eq\o\al(－,4)通过阴离子交换膜b膜进入产品室，产品室中H＋和B(OH)eq\o\al(－,4)反应生成H3BO3，反应的离子方程式为B(OH)eq\o\al(－,4)＋H＋=H3BO3＋H2O，故C正确；理论上每生成1mol产品，阳极室生成1molH＋和0.25molO2，标准状况下0.25molO2的体积为5.6L，故D正确。6．高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池能长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为3Zn＋2K2FeO4＋8H2Oeq\o(,\s\up7(放电),\s\do5(充电))3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH。下列叙述不正确的是()A．放电时负极反应为3Zn－6e－＋6OH－=3Zn(OH)2B．充电时阳极反应为Fe(OH)3－3e－＋5OH－=FeOeq\o\al(2－,4)＋4H2OC．放电时每转移3mol电子，正极有1molK2FeO4被还原D．充电时阴极溶液的碱性减弱答案D－＋6OH－=3Zn(OH)2，故A正确；充电时，阳极电极反应式与放电时正极反应式正好相反，阳极反应式为Fe(OH)3－3e－＋5OH－=FeOeq\o\al(2－,4)＋4H2O，故B正确；放电时，每转移3mol电子，正极被还原的K2FeO4的物质的量为eq\f(3,6－3)mol＝1mol，故C正确；充电时，阴极反应式为3Zn(OH)2＋6e－=3Zn＋6OH－，有氢氧根离子生成，则溶液碱性增强，故D错误。7．我国科学家在天然气脱硫研究方面取得了新进展，利用如图装置进行脱硫，将硫化氢气体转化成硫沉淀。已知甲、乙池中发生的反应如图，下列说法正确的是()A．甲池中得到H2O2的反应，H2O2既是氧化产物也是还原产物B．电路中每转移0.2mol电子，甲池溶液质量变化3.4g，乙池溶液质量保持不变C．光照时乙池电极上发生的反应为H2S＋Ieq\o\al(－,3)=3I－＋S＋2H＋D．甲池中碳棒上发生的电极反应为AQ＋2H＋－2e－=H2AQ答案B解析根据图示可知在甲池中O2与H2AQ反应生成H2O2和AQ，O元素的化合价降低，H元素化合价没有变化，所以H2O2是还原产物，A错误；根据图示可知电路中每转移0.2mol电子，反应生成0.1molH2O2，溶液质量增加3.4g，而在乙池：H2S－2e－=S↓＋2H＋，产生的H＋通过全氟磺酸膜进入甲池，所以乙池溶液质量保持不变，B正确；在乙池中，H2S失电子生成硫单质，Ieq\o\al(－,3)得电子生成I－，发生反应为H2S＋Ieq\o\al(－,3)=3I－＋S↓＋2H＋，不是电极反应式，C错误；甲池中碳棒为正极，正极上发生还原反应，电极反应为AQ＋2H＋＋2e－=H2AQ，D错误。8．工业上为了处理含有Cr2Oeq\o\al(2－,7)酸性工业废水，采用下面的处理方法：向工业废水中加入适量NaCl，以Fe为电极进行电解，经过一段时间，有Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀生成，工业废水中铬的含量已低于排放标准。请回答下列问题：(1)两极发生反应的电极反应式：阴极：________________________________________________________________________。阳极：________________________________________________________________________。(2)写出Cr2Oeq\o\al(2－,7)变为Cr3＋的离子方程式：_________________________________________________________________________________________________________________________。(3)废水由酸性变为碱性的原因是______________________________________________________________________________________________________________________________。(4)________(填“能”或“不能”)改用石墨电极，原因是_____________________________。答案(1)2H＋＋2e－=H2↑Fe－2e－=Fe2＋(2)Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋6Fe2＋＋14H＋=2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O(3)H＋不断在阴极上得电子生成H2而析出，且Cr2Oeq\o\al(2－,7)与Fe2＋的反应也消耗H＋，使得溶液由酸性变为碱性(4)不能若改用石墨电极，阳极产物为Cl2，而不是Fe2＋，没有Fe2＋的还原作用，Cr2Oeq\o\al(2－,7)就不能变为Cr3＋，也就不能转化成Cr(OH)3沉淀而被除去解析(1)由于铁作电极，故在电解时，阳极为Fe放电，电极反应式为Fe－2e－=Fe2＋，溶－=H2↑。(2)根据题意，在酸性条件下，溶液中生成了具有还原性的Fe2＋，此时Cr2Oeq\o\al(2－,7)被还原为Cr3＋，根据得失电子守恒、电荷守恒、元素守恒配平该反应的离子方程式为Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋6Fe2＋＋14H＋=2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O。9．(1)Fe还原水体中NOeq\o\al(－,3)的反应原理如图所示。①作负极的物质是________。②正极的电极反应式是________________________________________________________。(2)PbSO4热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。基本结构如图所示，其中作为电解质的无水LiCl-KCl混合物受热熔融后，电池即可瞬间输出电能。该电池总反应为PbSO4＋2LiCl＋Ca=CaCl2＋Li2SO4＋Pb。①放电过程中，Li＋向________(填“负”或“正”)极移动。②负极反应式为_______________________________________________________________。答案(1)①Fe②NOeq\o\al(－,3)＋8e－＋10H＋=NHeq\o\al(＋,4)＋3H2O(2)①正②Ca＋2Cl－－2e－=CaCl2解析(1)①由图可知，Fe失电子，故Fe为负极。②正极上NOeq\o\al(－,3)得电子转化为NHeq\o\al(＋,4)，N由＋5价变为－3价，正极反应为NOeq\o\al(－,3)＋8e－＋10H＋=NHeq\o\al(＋,4)＋3H2O。(2)①原电池中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，故Li＋向正极移动。②根据总反应可－－2e－=CaCl2。10．(1)绿色电源“直接二甲醚(CH3OCH3)燃料电池”的工作原理如图所示：正极为________(填“A”或“B”)电极，H＋移动方向为________(填“由A到B”或“由B到A”)，写出A电极的电极反应式：________________。(2)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。①a是直流电源的________极。②已知电解池的阴极室中溶液的pH在4～7之间，阴极的电极反应为____________________。(3)VB2-空气电池是目前储电能力最高的电池。以VB2-空气电池为电源，用惰性电极电解硫酸铜溶液如图所示，该电池工作时的反应为4VB2＋11O2=4B2O3＋2V2O5，VB2极发生的电极反应为______________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案(1)B由A到BCH3OCH3＋3H2O－12e－=2CO2＋12H＋(2)①负②2HSOeq\o\al(－,3)＋2H＋＋2e－=S2Oeq\o\al(2－,4)＋2H2O(3)2VB2＋22OH－－22e－=V2O5＋2B2O3＋11H2O解析(1)燃料电池中燃料在负极失电子，氧气在正极得电子，该燃料电池的正极为B电极，＋。(2)从图中可看出，电解池的左槽HSOeq\o\al(－,3)进入后得到电子生成的S2Oeq\o\al(2－,4)转入吸收池还原NO，左槽是阴极区，右槽稀硫酸和SO2一起进入后，SO2被氧化生成H2SO4，得到较浓的硫酸溶液，右槽是阳极区。①a与左槽电极连接，是直流电源的负极。②已知电解池的阴极室中溶液的pH在4～7之间，故阴极的电极反应为2HSOeq\o\al(－,3)＋2H＋＋2e－=S2Oeq\o\al(2－,4)＋2H2O。(3)VB2-空气电池工作时的反应为4VB2＋11O2=4B2O3＋2V2O5，从图中可知其电解质溶液是KOH溶液，VB2极发生氧化反应，则电极反应为2VB2＋22OH－－22e－=V2O5＋2B2O3＋11H2O。11．(1)铅酸蓄电池是最常见的二次电池：Pb＋PbO2＋2H2SO4eq\o(,\s\up7(放电),\s\do5(充电))2PbSO4＋2H2O。充电时阴极反应为_____________________________________________________________。(2)二氧化硫-空气质子交换膜燃料电池实现了制硫酸、发电、环保三位一体的结合，原理如图所示。Pt(Ⅱ)上的电极反应式：____________________________________________________。(3)高铁酸钠(Na2FeO4)易溶于水，是一种新型多功能水处理剂，可以用电解法制取，离子反应为Fe＋2H2O＋2OH－eq\o(=,\s\up7(电解))FeOeq\o\al(2－,4)＋3H2↑，工作原理如图所示。装置通电后，铁电极附近生成紫红色的FeOeq\o\al(2－,4)，镍电极有气泡产生。电解一段时间后，ceq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(OH－))降低的区域在________(填“阴极室”或“阳极室”)；铁电极发生的反应为_____________。答案(1)PbSO4＋2e－=Pb＋SOeq\o\al(2－,4)(2)O2＋4H＋＋4e－=2H2O(3)阳极室Fe＋8OH－－6e－=FeOeq\o\al(2－,4)＋4H2O解析(1)根据总反应式可知，在阴极区，硫酸铅得电子转化为铅，其电极反应式为PbSO4＋2e－=Pb＋SOeq\o\al(2－,4)。(2)二氧化硫-空气质子交换膜燃料电池中，Pt(Ⅱ)电极为电池的正极，发生的电极反应式为O2＋4H＋＋4e－=2H2O。(3)用铁做阳极电解氢氧化钠制备高铁酸钠，阳极室铁失去电子，发生氧化反应，结合氢氧根离子生成高铁酸根离子和水，则电解一段时间后，c(OH－)降低的区域在阳极室，电极反应式为Fe＋8OH－