易错专题16 电极反应式的书写（原卷版）-2024-2025学年高二化学易错题典例精讲与习题精练（人教版2019选择性必修1）

易错专题16电极反应式的书写聚焦易错点：►易错点一原电池电极反应式书写►易错点二原电池电极反应式书写典例精讲易错点一原电池电极反应式书写【易错典例】例1电化学在现代生活、生产和科学技术的发展中发挥着越来越重要的作用。(1)图1是利用燃料电池工作原理处理某酸性废水的示意图。b电极的电极反应式为_______。(2)和是主要大气污染物，图2是同时吸收和的示意图。①a是直流电源的_______极(填“正”或“负”。)②阳极的电极反应式为_______。③当均为NO时，吸收池中发生反应的氧化剂与还原剂的物质的之比为_______。(3)图3是甲醇()燃料电池的工作原理示意图。①该电池工作时，燃料电池负极的电极反应式为_______。②若用该电池电解精炼铜，氧气放电电极应接_______(填“纯铜”或“粗铜”。)(4)图4是高铁酸钾电池的模拟实验装置(已知：放电时，石墨电极附近有红褐色浑浊)。①该电池放电时，正极的电极反应式为_______。②盐桥中盛有饱和溶液，此盐桥中向_______(填“左”或“右”移动)。【解题必备】1.普通原电池这种电池往往是以我们学过的一些基础的氧化还原反应为基础。负极往往是活泼金属，如Mg、Al、Fe等，则负极反应一般由负极金属失去电子变成金属阳离子。如Mg-2e-=Mg2+，Cu-2e-=Cu2+，Fe-2e-=Fe2+，注意不能写成Fe-3e-=Fe3+。Al失电子后变为Al3+，但碱性介质中，Al3+将继续和OH-反应，电极反应式中要注意写上该反应。如Mg-Al-NaOH溶液构成的电池，负极反应式应写成Al-3e-+4OH-=AlO2—+2H2O。正极反应有以下几种情况：（1）电解质溶液是不活泼金属的盐溶液，此时正极反应一般为溶液中的不活泼金属阳离子(如Ag+、Cu2+、Hg2+)得到电子生成相应的金属单质。（2）电解质溶液中含强氧化性金属阳离子如Fe3+，此时正极反应一般是Fe3++e-=Fe2+，不能写为Fe3++3e-=Fe。（3)电解质是非氧化性酸如稀盐酸、稀硫酸，此时正极反应为2H++2e-=H2↑。（4）电解质是活泼金属的盐溶液，如NaCl、K2SO4、NaNO3等，此时应由溶液中的O2得电子，而不是水中的H+得电子。在原电池中，水中的H+很少得电子。（5）电解质是氧化性酸如浓、稀硝酸。此时，若是稀硝酸，正极反应为NO3—+3e-+4H+=NO↑+2H2O；若是浓硝酸，正极反应为NO3—+e-+2H+=NO2↑+H2O。(书写时，得电子数目=化合价降低的值×原子个数；抓住O守恒，多余的O结合H+变成水)2.燃料电池（1）氢氧燃料电池：负极正极（2）有机物燃料电池负极的电极反应式书写规律①有机物中碳元素的化合价用平均价态，根据H(+1)、O(-2)，正、负化合价代数和为0进行计算。化合价升高的数值表示一个碳原子失去电子的数目，失电子总数=化合价变化值×碳原子个数。②有机物被氧化到+4价的碳的化合物，若是酸性、熔融氧化物或碳酸盐介质，则被氧化成CO2；若是碱性介质，则CO2继续反应生成CO32—或HCO32—。如葡萄糖燃料电池。C6H12O6中碳元素为0价，升高到+4价，化合价升高了4，1个碳原子失去4个电子，1个葡萄糖分子中共有6个碳原子，共失去24个电子。若是碱性介质，则电极反应式为C6H12O6-24e-+OH-=CO32—+H2O，根据碳守恒，CO32—前面配6，根据电荷守恒，OH-前面配36，根据H守恒，H2O前面配24，检查O是否守恒。即可得到电极反应式为C6H12O6-24e-+36OH-=6CO32—+24H2O。若是酸性介质，则被氧化成CO2，CO2中多余的O由H2O来提供，则C6H12O6-24e-+H2O=6CO2+H+，根据O守恒，H2O前面配6，根据电荷守恒，H+前面配24，检查H是否守恒。即可得到电极反应式为C6H12O6-24e-+6H2O=6CO2↑+24H+。若是熔融金属氧化物介质，则被氧化成CO2，CO2中多余的O由O2-来提供，则C6H12O6-24e-+O2-=6CO2+H2O，根据电荷守恒，O2-前面配12，根据H守恒，H2O前面配6，检查O是否守恒。即可得到电极反应式为C6H12O6-24e-+12O2-=6CO2↑+6H2O。（3）其他燃料电池：N2H4-H2O2燃料电池正极一般是H2O2得电子，H2O2得电子后的还原产物在酸性介质中为水，在碱性介质中为OH-。因而正极的电极反式应为H2O2+2e-+2H+=2H2O或H2O2+2e-=2OH-。负极的反应式可以仿照有机物燃料电池负极反应式来书写。N2H4中N为-2价，它的化合价一般升高到0价，转化为N2，化合价升高了2，表示一个N原子失去2e-，N2H4中有2个N，一共失去4e-，N2H4中的H在酸性介质中变为H+，在碱性介质中结合OH-变为H2O，所以负极的电极反应式为N2H4-4e-=N2↑+4H+或N2H4-4e-+4OH-=N2↑+4H2O。【变式突破】1．(1)LiFePO4是一种新型动力锂电池的电极材料。下图为某LiFePO4电池充、放电时正极局部放大示意图，写出该电池放电时的正极反应式：。(2)以NO2、O2、熔融NaNO3组成的燃料电池装置如下图所示，在使用过程中石墨Ⅰ电极反应生成一种氧化物Y，则该电极反应式为。(3)Al-Ag2O2电池可用作水下动力电源，其原理如下图所示。该电池的负极反应式为。易错点二电解池电极反应式书写【易错典例】例2(1)据报道以二氧化碳为原料采用特殊的电极电解强酸性的二氧化碳水溶液可得到多种燃料，其原理如图1所示。电解时其中b极上生成乙烯的电极反应式为。图1(2)利用电解原理可将NO还原为N2，装置见图2，高质子导电性的SCY陶瓷(能传递H+)为介质，金属钯薄膜作电极。钯电极A为极，电极反应式为。图2图3(3)脱去冶金工业排放烟气中SO2的方法有多种。离子膜电解法：利用硫酸钠溶液吸收SO2，再用惰性电极电解。将阴极区溶液导出，经过滤分离硫黄后，可循环吸收利用，装置如图3所示，则阴极的电极反应式为，阳极产生气体的化学式为。【解题必备】电解池总反应方程式的书写(1)用惰性电极电解某些溶液时(如饱和食盐水、AgNO3溶液等)，当电解液中H+或OH-放电时，在电极反应式中直接写2H++2e-=H2↑或4OH--4e-=2H2O+O2↑，但在总反应式中一定要写成H2O，当H+放电时生成H2同时生成OH-，当OH-放电时生成O2同时生成H+。(2)阳极材料不同，总反应方程式可能不同。如(3)还要注意电解质溶液中未参与放电的离子是否可与放电后生成的离子发生反应。如(4)要注意电解质是溶液还是熔融状态如【变式突破】2．I.某学习小组将有关“电解饱和食盐水”的相关内容进行梳理，形成如下问题(显示的电极均为石墨)。(1)图1中，电解一段时间后，气球b中的气体是_______(填化学式)，U形管_______(填“左”或“右”)边的溶液变红。(2)利用图2制作一种环保型消毒液发生器，电解可制备“84”消毒液的有效成分NaClO，则c应为电源的_______极；该发生器中反应的总离子方程式为_______。II.混合动力车上坡或加速时，电动机提供推动力，降低油耗；刹车或下坡时，电池处于充电状态。混合动力车目前一般使用镍氢电池，该电池中镍的化合物为正极，储氢金属(以M表示)为负极，碱液(主要为KOH)为电解质溶液。镍氢电池充放电原理示意如图：(3)其总反应式为H2＋2NiOOH2Ni(OH)2.根据所给信息判断，混合动力车刹车或下坡时，发生了_______(填“原电池”或“电解池”)反应，乙电极的电极反应式为_______。习题精练1．某兴趣小组的同学用如图所示装置研究有关电化学的问题，当闭合该装置的电键时，观察到电流计的指针发生了偏转(电解质溶液均足量)。回答下列问题：(1)装置A是___________池，电极名称为___________。(2)装置B中电极的电极反应式为___________。(3)若利用装置C在铁质钥匙上镀铜，则电极N为___________，X可为___________。(4)若装置C中M、N电极均为石墨电极，X为，该装置中总反应的离子方程式为___________。(5)当装置B中电极质量改变时，装置A中生成气体的物质的量为___________。2．电解法制取Fe(OH)2，由于Fe(OH)2易被氧化，实验室很难用亚铁盐与烧碱反应得白色纯净的Fe(OH)2沉淀，用如图所示电解实验，来探究能否制得白色纯净的Fe(OH)2沉淀，两电极的材料分别为石墨和铁。(1)a电极材料应是_______；b电极的电极反应式是_______。(2)电解液c可以是(填编号)_______。A．纯水 B．NaOH溶液 C．Na2SO4 D．CuCl2溶液(3)d为苯，其作用是_______，在加入苯之前，对c溶液应作简单处理：_______。可否用其他试剂来代替苯？_______。(4)为了在较短时间内看到白色沉淀，可采取的措施是_______A．改用稀硫酸作电解液 B．适当增大电源的电压C．适当减小两电极间的距离 D．适当降低电解液的浓度(5)若换为Na2SO4溶液，当电解一段时间，看到白色沉淀后，再反接电源，继续电解，除了电极上看到气体，另一明显现象为_______。3．图甲为甲烷燃料电池，图乙是在铜钥匙上镀银，图丙是电解精炼铜(粗铜中只含银、铜和锌)，请回答下列问题：(1)甲图中a极发生_______反应(填“氧化”、“还原”)，电极反应式为_______。电解质溶液中从_______极移向_______极(填“a、b”)，b极区碱性_______(填“增强”、“减弱”)。(2)丙中A电极上发生的电极反应有_______、_______。溶液中_______(填“变大”、“变小”或“不变”。)(3)乙图中阴极上发生的电极反应式为_______。溶液中_______(填“变大”、“变小”或“不变”。)(4)如果利用甲电池给铅蓄电池充电，阳极的电极反应式为_______。(已知铅蓄电池的工作原理为：)4．某化学活动小组利用如图甲装置对原电池进行探究，请回答以下问题(其中盐桥为含有饱和KCl溶液的琼脂)：(1)甲装置Zn极做_______(填“正极”或“负极”)，当装置中指针发生偏转时，盐桥中的K+移向_______烧杯(填“A”或“B”)，Cu极上出现的现象是_______。电池总反应离子方程式为_______。(2)乙装置是将甲的盐桥换成了铜导线，也发现电流计指针同样发生偏转。对于乙中产生电流的原因：①有同学认为：ZnSO4溶液有酸性(溶液水解产生硫酸)，Zn、Cu为电极，H2SO4溶液为电解质溶液而构成了原电池。如观点正确，则烧杯B中铜片为_______(填写电极名称)，B中另一电极的电极反应式为_______。②另有同学认为：是溶液中溶解的氧气作氧化剂，使得Zn、Cu之间形成原电池。如观点正确，那么原电池的正极反应式为_______。(3)若用惰性电极电解200mL2mol•L-1的CuSO4溶液，若阳极产生112mL(标况下)的气体，此时溶液中H+浓度为_______(不考虑溶液体积变化)，若要使电解质溶液恢复到电解前的状态，可加入_______(填字母序号)。A．CuB．CuOC．Cu(OH)2D．CuCO35．电化学方法是化工生产及生活中常用的一种方法。回答下列问题：(1)二氧化氯()为一种黄绿色气体，是国际上公认的高效、广谱、快速、安全的杀菌消毒剂。目前已开发出用电解法制取的新工艺如图所示：①图中用石墨作电极，在一定条件下电解饱和食盐水制取。产生的电极应连接电源的___________(填“正极”或“负极”)，对应的电极反应式为___________。②a极区___________(填“增大”“减小”或“不变”)。③图中应使用___________(填“阴”或“阳”)离子交换膜。(2)电解溶液制备。①工业上，通常以软锰矿(主要成分是)与的混合物在铁坩埚(熔融池)中混合均匀，小火加热至熔融，即可得到绿色的，化学方程式为___________。②用镍片作阳极(镍不参与反应)，铁板为阴极，电解溶液可制备。上述过程用流程图表示如下：则阳极的电极反应式为___________；该工艺流程中循环利用的物质是___________。(3)电解硝酸工业的尾气可制备，其工作原理如图所示：①阴极的电极反应式为___________。②将电解生成的全部转化为，则通入的与实际参加反应的的物质的量之比至少为___________。6．回答下列问题(1)原电池是把_______能转化为_______能的装置(2)有人设想以N2和H2为反应物，以溶有A的稀盐酸为电解质溶液，可制造出既能提供电能，又能固氮的新型燃料电池，装置如图所示，电池正极的电极反应式是_______，A是_______。(3)利用原电池工作原理测定汽车尾气中CO的浓度，其装置如图所示。该电池中O2-可以在固体介质NASICON(固溶体)内自由移动，工作时O2-的移动方向_______(填“从a到b”或“从b到a”)，负极发生反应的物质是_______，该电极电极反应式为_______。7．载人航天工程对科学研究及太空资源开发具有重要意义，其发展水平是衡量一个国家综合国力的重要指标。中国正在逐步建立自己的载人空间站“天宫”，神舟十三号载人飞船在北京时间2021年10月16日0时23分点火发射，又一次正式踏上飞向浩渺星辰的征途。(1)氢氧燃料电池（构造示意图如图）单位质量输出电能较高，反应生成的水可作为航天员的饮用水，氧气可以作为备用氧源供给航天员呼吸。①判断极为电池的________极，发生________反应，向_______（填“”或“”）极作定向移动。②电极的电极反应式为______。(2)“神舟”飞船的电源系统共有3种，分别是太阳能电池帆板、镉镍蓄电池和应急电池。紧急状况下，应急电池会自动启动，工作原理为，其负极的电极反应式为________。当负极消耗时，正极产生的物质的量为________。该电池在使用过程中，电解质溶液中的物质的量浓度______（填“增大”、“减小”或“不变”）。8．人们应用原电池原理制作了多种电池，以满足不同的需要。以下各种电池广泛使用于日常生活、生产和科学技术等方面，请根据题中提供的信息填空：(1)铁、铜、铝是生活中使用广泛的金属，溶液常用于腐蚀印刷电路铜板，若将此反应设计成原电池，则负极所用电极材料为_______，正极反应式为_______。(2)将铝片和铜片用导线相连，一组插入浓硝酸中，一组插入烧碱溶液中，分别形成了原电池，在这两个原电池中，负极分别为_______。A．铝片、铜片

B．铜片、铝片C．铝片、铝片

D．铜片、铜片写出插入烧碱溶液中形成原电池的负极反应式：_______。(3)某原电池装置如下图所示，电池总反应为2Ag+Cl2=2AgCl，当电路中转移amole-时，交换膜左侧溶液中约减少_______mol离子。交换膜右侧溶液中c(HCl)_______(填“>”“＜”或“=”)1mol·L-1(忽略溶液体积变化)。(4)一种以肼(N2H4)为液体燃料的电池装置如图所示。该电池用空气中的氧气作氧化剂，KOH溶液作电解质溶液。负极反应式为_______，正极反应式为_______。9．燃料电池是一种将燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置。(1)以多孔铂为电极，如图甲装置中A、B口分别通入和构成乙醇燃料电池，则b电极是___________(填“正极”或“负极”)，该电池的负极的电极反应式为___________。(2)科学家研究了转化温室气体的方法，利用图乙所示装置可以将转化为气体燃料，该电池负极反应式为___________，工作时的总反应式为___________。(3)绿色电源“二甲醚-氧气燃料电池”的工作原理如图丙所示。①氧气应从c处通入，发生的电极反应式为___________；②二甲醚()应从b处加入，电极X上发生的电极反应式为___________；③电池在放电过程中，电极X周围溶液的___________(填“增大”“减小”或“不变”)。10．载人航天工程对科学研究及太空资源开发具有重要意义，其发展水平是衡量一个国家综合国力的重要指标。中国正在逐步建立自己的载人空间站“天宫”，神舟十三号载人飞船在北京时间10月16日0时23分点火发射，又一次正式踏上飞向浩渺星辰的征途。(1)氢氧燃料电池(构造示意图如图)单位质量输出电能较高，反应生成的水可作为航天员的饮用水，氧气可以作为备用氧源供给航天员呼吸。由此判断X极为电池的_______极，OH-向_______(填“正”或“负”)极作定向移动，Y极的电极反应式为_______。(2)在宇宙飞船或潜艇中，还可利用氢氧燃料电池所产生的水作为饮用水，今欲得常温下1L水，则电池内电子转移的物质的量约为_______mol(保留整数)(3)“神舟”飞船的电源系统共有3种，分别是太阳能电池帆板、镉镍蓄电池和应急电池。①飞船在光照区运行时，太阳能电池帆板将_______能转化为电能，除供给飞船使用外，多余部分用镉镍蓄电池储存起来。其工作原理为：Cd+2NiOOH+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2，充电时，阳极的电极反应式为_______；当飞船运行到地影区时，镉镍蓄电池开始为飞船供电，此时负极附近溶液的碱性_______(填“增大”“减小”或“不变”)。②紧急状况下，应急电池会自动启动，工作原理为Zn+Ag2O+H2O2Ag+Zn(OH)2，其负极的电极反应式为_______。11．填空。(1)KIO3也可采用“电解法”制备，装置如图所示。①写出电解时阴极的电极反应式：___________。②电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为___________，其迁移方向是___________。(2)电解Na2CO3溶液，原理如图所示。阳极的电极反应式为___________，阴极产生的物质A的化学式为___________。12．【变式探究】H3PO2也可用电渗析法制备。“四室电渗析法”工作原理如下图所示(