2022届高考化学二轮教学案-命题区间七专项特训(七)　电极反应式的书写

专项特训(七)电极反应式的书写(12分钟)1．利用反应6NO2＋8NH3=7N2＋12H2O构成电池，能实现有效消除氮氧化物的排放，减轻环境污染，装置如下图所示：写出电极B的电极反应式：___________________________________________________。答案2NO2＋8e－＋4H2O=8OH－＋N2解析由图知，电极B通入的是NO2，由方程式6NO2＋8NH3=7N2＋12H2O可知，NO2在电极B得电子被还原生成氮气，在氢氧化钾溶液作电解质溶液的条件下，发生的电极反应为2NO2＋8e－＋4H2O=8OH－＋N2。2．利用电化学原理，将NO2、O2和熔融KNO3制成燃料电池，模拟工业电解法来精炼银，装置如图所示。请回答下列问题：(1)甲池工作时，NO2转变成绿色硝化剂Y,Y是N2O5，可循环使用，则正极发生的电极反应式为___________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)若石墨Ⅰ消耗4.6gNO2，已知该电解池的电解效率为80%，则乙中阴极得到Ag的质量为________(通过一定电量时阴极上实际沉积的金属质量与通过相同电量时理论上应沉积的金属质量之比叫电解效率)。答案(1)O2＋2N2O5＋4e－=4NOeq\o\al(－,3)(2)8.64g解析(1)甲池工作时，NO2转变成N2O5，氮元素的化合价升高，石墨Ⅰ为负极，电极反应式为NO2＋NOeq\o\al(－,3)－e－=N2O5，石墨Ⅱ为正极，电极反应式为O2＋2N2O5＋4e－=4NOeq\o\al(－,3)。(2)若石墨Ⅰ消耗4.6gNO2，物质的量为eq\f(4.6g,46g·mol－1)＝0.1mol，则转移电子的物质的量为0.1mol×1＝0.1mol，理论可得到0.1molAg，由于电解效率为80%，所以得到0.08molAg，质量为0.08mol×108g·mol－1＝8.64g。3．在正戊烷中混入一定比例的H2有利于异构化反应的进行，一种“分步法电解制氢气”的装置如图。该方法制氢气分两步，第一步在惰性电极产生H2，NiOOH/Ni(OH)2电极发生氧化反应；第二步在另一个惰性电极产生O2。(1)第一步反应时，开关K应该连接________(填“K1”或“K2”)。(2)第二步反应时，NiOOH/Ni(OH)2发生的电极反应式：_______________________________。(3)当电路中转移6.25mol电子时，产生67.2LH2(标准状况)，则电能的利用率为________(保留三位有效数字)。答案(1)K1(2)NiOOH＋e－＋H2O=Ni(OH)2＋OH－(3)96.0%解析(1)第一步反应时，NiOOH/Ni(OH)2电极发生氧化反应，作阳极，故电路中闭合K1。(2)第二步反应时，在另一个惰性电极产生O2，则为水失电子生成氧气，故NiOOH/Ni(OH)2电极发生还原反应，得电子，电极反应式为NiOOH＋e－＋H2O=Ni(OH)2＋OH－。(3)产生标准状况下67.2LH2，需要转移6mol电子，则电能的利用率为eq\f(6mol,6.25mol)×100%＝96.0%。4．[2019·全国卷Ⅱ，27(4)]环戊二烯可用于制备二茂铁[Fe(C5H5)2，结构简式为]，后者广泛应用于航天、化工等领域中。二茂铁的电化学制备原理如下图所示，其中电解液为溶解有溴化钠(电解质)和环戊二烯的DMF溶液(DMF为惰性有机溶剂)。该电解池的阳极为________，总反应为__________________________________________________________________________________________________________________________。电解制备需要在无水条件下进行，原因为_______________________________________________________________________________________________________________________。答案Fe电极[或Fe＋2C5H6=Fe(C5H5)2＋H2↑]水会阻碍中间物Na的生成，且水会电解生成OH－，进一步与Fe2＋反应生成Fe(OH)2解析结合图示电解原理可知，Fe电极发生氧化反应，为阳极；在阴极上有H2生成，故电解时的总反应为或Fe＋2C5H6=Fe(C5H5)2＋H2↑。结合相关反应可知，电解制备需在无水条件下进行，否则水会阻碍中间产物Na的生成，水电解生成OH－，OH－会进一步与Fe2＋反应生成Fe(OH)2，从而阻碍二茂铁的生成。5．(2021·辽宁省丹东市高三模拟)甲烷是一种重要的化工原料，广泛应用于民用和工业中。电催化CO2还原制备碳基燃料(包括CO、烷烃和酸等)是减少CO2在大气中累积和实现可再生能源有效利用的关键手段，其装置如图所示。(1)电池工作过程中，图中Pt电极附近溶液的pH______(填“变大”或“变小”)。(2)该电解池的阴极的电极反应式为___________________________________________。答案(1)变小(2)CO2＋2e－＋2H＋=HCOOH解析(1)电池工作过程中，图中Pt电极是水中氢氧根离子失去电子生成氧气和氢离子，因此Pt电极附近溶液的酸性增强，pH变小。(2)该电池中石墨烯电极为阴极，因此该电解池的阴极的电极反应式为CO2＋2e－＋2H＋=HCOOH。6．H3PO2也可用电渗析法制备。“四室电渗析法”工作原理如图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过)：(1)写出阳极的电极反应式：_________________________________________________。(2)分析产品室可得到H3PO2的原因：________________________________________________________________________________________________________________________。(3)早期采用“三室电渗析法”制备H3PO2：将“四室电渗析法”中阳极室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替，并撤去阳极室与产品室之间的阳膜，从而合并了阳极室与产品室。其缺点是产品中混有________杂质，该杂质产生的原因是_______________________________________。答案(1)2H2O－4e－=O2↑＋4H＋(2)阳极室的H＋穿过阳膜扩散至产品室，原料室的H2POeq\o\al(－,2)穿过阴膜扩散至产品室，二者反应生成H3PO2(3)POeq\o\al(3－,4)H2POeq\o\al(－,2)(或H3PO2)被氧化－=O2↑＋4H＋。(2)H2O放电产生H＋，H＋进入产品室，原料室的H2POeq\o\al(－,2)穿过阴膜扩散至产品室，二者发生反应：H＋＋H2POeq\o\al(－,2)=H3PO2。(3)如果撤去阳膜，H2POeq\o\al(－,2)或H3PO2可能会被氧化。7．如图所示是一种以液态肼(N2H4)为燃料，氧气为氧化剂，某固体氧化物为电解质的新型燃料电池。该固体氧化物电解质的工作温度高达700～900℃时，O2－可在该固体氧化物电解质中自由移动，反应生成物均为无毒无害的物质。N2H4的电子式为___