09常考题空9-原理大题中电极反应书写集训-(附答案解析)

常考题空9原理大题中电极反应书写集训1．一种脱除和利用水煤气中CO2方法的示意图如下：

③利用电化学原理，将CO2电催化还原为C2H4，阴极反应式为______________________2．氢气是一种清洁能源，绿色环保制氢技术研究具有重要意义。“CuCl－H2O热电循环制氢”经过溶解、电解、热水解和热分解4个步骤，其过程如图所示电解在质子交换膜电解池中进行。阳极区为酸性CuCleq\o\al(－,2)溶液，阴极区为盐酸，电解过程中CuCleq\o\al(－,2)转化为CuCleq\o\al(2－,4)。电解时阳极发生的主要电极反应为__________________________________(用电极反应式表示)3．在允许O2－自由迁移的固体电解质燃料电池中，CnH2n+2放电的电极反应式为_______4．氨电解法制氢气，利用电解原理，将氨转化为高纯氢气，其装置如图所示。(1)电解过程中OH－的移动方向为________(填“从左往右”或“从右往左”)(2)阳极的电极反应式为__________________________5．电渗析法处理厨房垃圾发酵液，同时得到乳酸的原理如图所示(图中“HA”表示乳酸分子，A－表示乳酸根离子)。(1)阳极的电极反应式为___________________________________________________(2)简述浓缩室中得到浓乳酸的原理：________________________________________(3)电解过程中，采取一定的措施可控制阳极室的pH约为6～8，此时进入浓缩室的OH－可忽略不计。400mL10g·L－1乳酸溶液通电一段时间后，浓度上升为145g·L－1(溶液体积变化忽略不计)，阴极上产生的H2在标准状况下的体积约为________L。(乳酸的摩尔质量为90g·mol－1)6．制备Na2S2O5也可采用三室膜电解技术，装置如图所示，其中SO2碱吸收液中含有NaHSO3和Na2SO3。阳极的电极反应式为____________________，电解后，____________室的NaHSO3浓度增加。将该室溶液进行结晶脱水，可得到Na2S2O57．我国科学家研究Li－CO2电池，取得了重大科研成果。回答下列问题：(1)Li－CO2电池中，Li为单质锂片，则该电池中的CO2在________(填“正”或“负”)极发生电化学反应。研究表明，该电池反应产物为碳酸锂和单质碳，且CO2电还原后与锂离子结合形成碳酸锂按以下4个步骤进行，写出步骤Ⅲ的离子方程式Ⅰ．2CO2＋2e－=C2Oeq\o\al(2－,4)Ⅱ．C2Oeq\o\al(2－,4)=CO2＋COeq\o\al(2－,2)Ⅲ．__________________Ⅳ．COeq\o\al(2－,3)＋2Li＋=Li2CO3(2)研究表明，在电解质水溶液中，CO2气体可被电化学还原。CO2在碱性介质中电还原为正丙醇(CH3CH2CH2OH)的电极反应方程式为_______________________________8．2019年诺贝尔化学奖颁给在锂离子电池发展方面作出突出贡献的三位科学家，颁奖词中说：他们创造了一个可再充电的世界。下面是最近研发的Ca－LiFePO4可充电电池的工作示意图，锂离子导体膜只允许Li＋通过，电池反应为：xCa2＋＋2LiFePO4xCa＋2Li1－xFePO4＋2xLi＋。负极反应：_______________________________；正极反应：_______________________________；阳极反应：_______________________________；阴极反应：_______________________________9．我国科学家最近发明了一种Zn－PbO2电池，电解质为K2SO4、H2SO4和KOH，由a和b两种离子交换膜隔开，形成A、B、C三个电解质溶液区域，结构示意图如下，回答下列问题：(1)电池中，Zn为________极，B区域的电解质为______(填“K2SO4”“H2SO4”或“KOH”)(2)电池反应的离子方程式为____________________________________________________(3)阳离子交换膜为图中的________(填“a”或“b”)膜。(4)此电池中，消耗6.5gZn，理论上可产生的容量(电量)为________毫安时(mAh)(1mol电子的电量为1F,1F＝96500C·mol－1，结果保留整数)(5)已知E为电池电动势[电池电动势即电池的理论电压，是两个电极电位之差，E＝E(＋)－E(－)]，ΔG为电池反应的自由能变，则该电池与传统铅酸蓄电池相比较，_______；____(填“>”或“<”)10．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_______________11．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________。12．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”)，负极发生的电极反应式为________________________13．含乙酸钠和对氯酚(ClOH)的废水可以利用微生物电池除去，其原理如图所示①B是电池的________(填“正”或“负”)极=2\*GB3②A极的电极反应式为_______________________________14．新型固体燃料电池的电解质是固体氧化锆和氧化钇，高温下允许氧离子(O2－)在其间通过。如图所示，其中多孔电极不参与电极反应(1)该电池的负极反应式为_____________________________(2)如果用该电池作为电解装置，当有16g甲醇发生反应时，则理论上提供的电量表达式为_________(1个电子的电量为1.6×10－19C)15．以CH4(g)为燃料可以设计甲烷燃料电池，该电池以稀H2SO4作电解质溶液，其负极电极反应式为_________________________________________，已知该电池的能量转换效率为86.4%，甲烷的燃烧热为－890.3kJ·mol－1，则该电池的比能量为______kW·h·kg－1[结果保留1位小数，比能量＝eq\f(电池输出电能kW·h,燃料质量kg),1kW·h＝3.6×106J]16．SO2、CO、CO2、NOx是对环境影响较大的几种气体，对它们的合理控制和治理是优化我们生存环境的有效途径(1)利用电化学原理将CO、SO2转化为重要化工原料，装置如图所示①若A为CO，B为H2，C为CH3OH，则通入CO的为________(填“正”或“负”)极②若A为SO2，B为O2，C为H2SO4，则负极的电极反应式为________________________(2)碳酸盐燃料电池，以一定比例Li2CO3和Na2CO3低熔混合物为电解质，操作温度为650℃，在此温度下以镍为催化剂，以煤气(CO、H2的体积比为1∶1)直接做燃料，其工作原理如图所示①电池总反应为_______________________________②以此电源电解足量的硝酸银溶液，若阴极产物的质量为21.6g，电解后溶液体积为2L，溶液的pH约为____(3)某研究小组利用下列装置用N2O4生产新型硝化剂N2O5①现以H2、O2、熔融盐Na2CO3组成燃料电池，采用电解法制备N2O5，装置如图所示，其中Y为CO2。在石墨(Ⅱ)电极上同时还引入CO2的目的是______________________________________________②电解过程中，生成N2O5的电极反应式为______________________________________17．如图所示是一种酸性燃料电池酒精检测仪，具有自动吹气流量侦测与控制的功能，非常适合进行现场酒精检测负极反应：_______________________________；正极反应：_______________________________18．中国科学家研究出对环境污染小、便于铝回收的海水电池，其工作原理示意图如图：负极反应：_______________________________；正极反应：_______________________________19．某科研机构研发了一种以氢气为原料的新型化学电源，该电源的两个电极上分别会消耗和生成氢气，其原理如图所示负极反应：_______________________________；正极反应：_______________________________20．下图为一定条件下采用多孔惰性电极的储氢电池充电装置(忽略其他有机物)。阳极反应：________________________________________；阴极反应：________________________________________21．电解合成1，2­二氯乙烷的实验装置如图所示。阳极反应：________________________________________；阴极反应：________________________________________22．某镍冶炼车间排放的漂洗废水中含有一定浓度的Ni2＋和Cl－，图甲是双膜三室电沉积法回收废水中Ni2＋的示意图，图乙描述的是实验中阴极液pH与镍回收率之间的关系阳极反应：________________________________________；阴极反应：________________________________________23．利用膜电解技术(装置如图所示)，以Na2CrO4为主要原料制备Na2Cr2O7的总反应方程式为：4Na2CrO4＋4H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))2Na2Cr2O7＋4NaOH＋2H2↑＋O2↑。则Na2Cr2O7在______(填“阴”或“阳”)极室制得，电解时通过膜的离子主要为___________________24．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________________________________________________________________25．双极膜由阳离子交换膜、催化剂层和阴离子交换膜组合而成，在直流电场作用下可将水解离，在双极膜的两侧分别得到H＋和OH－，将其与阳离子交换膜(阳膜)、阴离子交换膜(阴膜)组合，可有多种应用。(1)海水淡化：模拟海水淡化，双极膜组合电解装置示意图如图甲①X极是________极(填“阴”或“阳”)。②电解后可获得较浓的盐酸和较浓的NaOH溶液，图甲中双极膜的右侧得到的是_______(填“H＋”或“OH－”)(2)钠碱循环法脱除烟气中的SO2，并回收SO2：用pH>8的Na2SO3溶液作吸收液，脱除烟气中的SO2，至pH<6时，吸收液的主要成分为NaHSO3，需再生Ⅰ．加热pH<6时的吸收液使其分解，回收SO2并再生吸收液。所得的再生吸收液对SO2的吸收率降低，结合离子方程式解释原因：__________________________________________________________________________Ⅱ.双极膜和阴膜组合电渗析法处理pH<6时的吸收液，可直接获得再生吸收液和含较高浓度HSOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))的溶液，装置示意图如图乙①再生吸收液从________室流出(填“A”或“B”)。②简述含较高浓度HSOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))的溶液的生成原理：____________________________________________________③与Ⅰ中的方法相比，Ⅱ中的优点是__________________________________________________________________________________________________________________________________________________(列出2条)【常考题空9原理大题中电极反应书写集训】答案1．2CO2＋12e－＋12H+＝C2H4＋4H2O、AgCl＋e－＝Ag＋Cl－解析：③利用电化学原理，将CO2电催化还原为C2H4，阴极上发生还原反应，阳极上水放电生成氧气和H+，H+通过质子交换膜迁移到阴极区参与反应生成乙烯，铂电极和Ag/AgCl电极均为阴极，在电解过程中AgCl可以转化为Ag，则阴极的电极反应式为2CO2+12e-+12H+=C2H4+4H2O、AgCl+e-=Ag+Cl-。2．CuCleq\o\al(－,2)－2Cl－－2e－＝CuCleq\o\al(2－,4)3．CnH2n+2－(6n+2)e－＋(3n+1)O2－＝nCO2＋(n＋1)H2O解析：在允许O2-自由迁移的固体电解质燃料电池中，CnH2n+2在负极发生氧化反应生成CO2和H2O，电极反应式为CnH2n+2-(6n+2)e-+(3n+1)O2-=nCO2+(n+1)H2O；4．(1)从右往左(2)2NH3－6e－＋6OH－=N2＋6H2O解析：(1)根据反应物以及两极产物，可以看出产生氢气的一极氢元素的化合价变化为＋1→0，发生还原反应，应为阴极，产生氮气的一极氮元素的化合价变化为－3→0，发生氧化反应，应为阳极。电解池中，阴离子向阳极移动，所以电解过程中OH－的移动方向为从右往左。(2)阳极上NH3变为N2，溶液环境为碱性，所以阳极的电极反应式为2NH3－6e－＋6OH－=N2＋6H2O。5．(1)2H2O－4e－=O2↑＋4H＋(2)阳极H2O放电生成O2和H＋，c(H＋)增大，H＋从阳极通过阳离子交换膜进入浓缩室；A－通过阴离子交换膜从阴极进入浓缩室，H＋＋A－=HA，乳酸浓度增大(3)6.72解析：(1)在阳极H2O放电，电极反应为2H2O－4e－=O2↑＋4H＋。(2)浓缩室中得到浓乳酸的原理：阳极H2O放电生成O2和H＋，c(H＋)增大，H＋从阳极通过阳离子交换膜进入浓缩室；阴极中的A－通过阴离子交换膜从阴极进入浓缩室，H＋＋A－=HA，乳酸浓度增大。(3)Δn(HA)＝eq\f(145g·L－1－10g·L－1×0.4L,90g·mol－1)＝0.6mol，故进入浓缩室的n(A－)＝0.6mol，转移电子n(e－)＝0.6mol，阴极反应：2H＋＋2e－=H2↑，n(H2)＝eq\f(1,2)n(e－)＝0.3mol，V(H2)＝0.3mol×22.4L·mol－1＝6.72L。6．2H2O－4e－=4H＋＋O2↑a解析：阳极电极反应式为2H2O－4e－=O2↑＋4H＋，电解过程中H＋透过阳离子交换膜进入a室，故a室中NaHSO3浓度增加。7．(1)正2COeq\o\al(2－,2)＋CO2=2COeq\o\al(2－,3)＋C(2)3CO2＋18e－＋13H2O=CH3CH2CH2OH＋18OH－解析：Li­CO2电池的总反应式为4Li＋3CO2=2Li2CO3＋C。(1)电池中，锂为负极，CO2在正极发生电化学反应，由电池总反应式可得正极反应为3CO2＋4e－＋4Li＋=2Li2CO3＋C；结合步骤Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ，可得步骤Ⅲ的离子方程式为2COeq\o\al(2－,2)＋CO2=2COeq\o\al(2－,3)＋C。(2)介质呈碱性，应用OH－配平，CO2在碱性介质中电还原为正丙醇，电极反应方程式为3CO2＋18e－＋13H2O=CH3CH2CH2OH＋18OH－。8．负极：Ca－2e－=Ca2＋正极：Li1－xFePO4＋xLi＋＋xe－=LiFePO4阳极：LiFePO4－xe－=xLi＋＋Li1－xFePO4阴极：Ca2＋＋2e－=Ca9．(1)负K2SO4(2)PbO2＋SOeq\o\al(2－,4)＋Zn＋2H2O=PbSO4＋[Zn(OH)4]2－(3)a(4)5361(5)＞＜解析：(1)根据图示可知，Zn电极失去电子生成Zn2＋，与溶液中的OH－结合形成[Zn(OH)4]2－，所以Zn电极为负极；在A区域的电解质为KOH，在B区域的电解质为K2SO4，C区域电解质为H2SO4。(2)负极电极反应式为Zn－2e－＋4OH－=[Zn(OH)4]2－，正极的电极反应式为PbO2＋2e－＋4H＋＋SOeq\o\al(2－,4)=PbSO4＋2H2O，总反应方程式为：PbO2＋SOeq\o\al(2－,4)＋Zn＋2H2O=PbSO4＋[Zn(OH)4]2－。(3)A区域是KOH溶液，OH－发生反应生成[Zn(OH)4]2－，为了维持溶液呈电中性，多余的K＋通过交换膜进入到B区域，由于阳离子交换膜只允许阳离子通过，因此a膜为阳离子交换膜。(4)6.5gZn的物质的量是n(Zn)＝eq\f(6.5g,65g·mol－1)＝0.1mol，则转移电子n(e－)＝0.2mol,1mol电子的电量为1F,1F＝96500C·mol－1，转移0.2mol电子的电量Q＝0.2mol×96500C·mol－1＝19300C，则理论上可产生的容量(电量)为eq\f(19300×103,3600)mAh≈5361mAh。(5)由于Zn比Pb活动性强，正极材料都是PbO2，所以Zn－PbO2的电势差比Pb－PbO2的电势差大，则；不同电池的电势差越大，电池反应的自由能变就越小，由于Zn－PbO2的电势差比Pb－PbO2的电势差大，所以。10．(1)2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑(2)K＋由电极a到电极b解析：(1)电解液是KOH溶液，阴极的电极反应式为2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑。(2)电解过程中阳极反应为I－＋6OH－－6e－=IOeq\o\al(－,3)＋3H2O。阳极的K＋通过阳离子交换膜由电极a迁移到电极b。11．N2＋8H＋＋6e－=2NHeq\o\al(＋,4)氯化铵(或NH4Cl)解析：该电池的本质反应是合成氨的反应，电池中氢气失去电子，在负极上发生氧化反应，氮气得到电子在正极上发生还原反应，则正极反应为N2＋8H＋＋6e－=2NHeq\o\al(＋,4)，氨气和氯化氢反应生成氯化铵，则电解质溶液为氯化铵。12．从b到aCO＋O2－－2e－=CO2解析：根据图可知，一氧化碳和空气形成燃料电池，一氧化碳失去电子和氧离子反应生成二氧化碳，发生氧化反应，电极反应式为CO＋O2－－2e－=CO2，所以一氧化碳所在极为负极，通入空气的一极为正极，原电池放电时电子从负极流向正极，阴离子向负极移动，所以工作时氧离子的移动方向为从b到a。13．(1)①负解析：①由图示可知，阳离子H＋移向A极，说明A极为正极，B极为负极。=2\*GB3②A极为正极，正极得电子，发生还原反应，电极反应式为＋2e－＋H＋→14．(1)CH3OH－6e－＋3O2－=CO2＋2H2O(2)eq\f(16g,32g·mol－1)×6×6.02×1023mol－1×1.6×10－19C15．CH4－8e－＋2H2O=CO2＋8H＋13.4解析：甲烷燃料电池中，甲烷在负极被氧化，电解质为硫酸，负极反应式：CH4－8e－＋2H2O=CO2＋8H＋，该电池的能量转换效率为86.4%，甲烷的燃烧热为－890.3kJ·mol－1,1mol甲烷燃烧输出的电能为eq\f(890.3×103J×86.4%,3.6×106J·kW·h－1)≈0.214kW·h，比能量＝eq\f(电池输出电能kW·h,燃料质量kg)＝eq\f(0.214kW·h,16×10－3kg)≈13.4kW·h·kg－1。16．(1)①正②SO2＋2H2O－2e－=SOeq\o\al(2－,4)＋4H＋(2)①CO＋H2＋O2=CO2＋H2O②1(3)①氧气可以和二氧化碳共同转化为碳酸根离子，保持熔融盐的成分不变②N2O4＋2HNO3－2e－=2N2O5＋2H＋解析：(1)①燃料电池中，通入氧化剂的电极是正极、通入还原剂的电极是负极，题给反应中碳元素化合价由＋2价变为－2价、氢元素化合价由0价变为＋1价，所以CO是氧化剂，则通入CO的电极为正极。②若A为SO2，B为O2，C为H2SO4，负极上二氧化硫失电子和水反应生成硫酸根离子和氢离子，电极反应式为SO2＋2H2O－2e－=SOeq\o\al(2－,4)＋4H＋。(2)①该燃料电池中，负极上一氧化碳、氢气失电子和碳酸根离子反应生成二氧化碳和水，正极上是氧气得电子发生还原反应，电池总反应为一氧化碳、氢气与氧气反应生成二氧化碳和水，总反应方程式为CO＋H2＋O2=CO2＋H2O。②电解足量的硝酸银溶液，阳极为氢氧根失电子生成氧气，阴极电极反应式为Ag＋＋e－=Ag，产物的质量为21.6g，其物质的量为0.2mol，转移电子是0.2mol，阳极电极反应式为4OH－－4e－=2H2O＋O2↑，产生氧气的物质的量是0.05mol，则消耗氢氧根的物质的量为0.2mol，则溶液中氢离子为0.2mol，c(H＋)＝eq\f(0.2mol,2L)＝0.1mol·L－1，所以溶液的pH为1。(3)①在正极上氧气得电子生成的氧离子可以和二氧化碳结合为碳酸根离子，可以保持熔融盐的成分不变。②N2O5中氮元素的化合价是＋5价，而硝酸中氮元素也是＋5价，因此应该在左侧生成N2O5，即在阳极区域生成，则生成N2O5的电极反应式为N2O4＋2HNO3－2e－=2N2O5＋2H＋。17．负极：CH3CH2OH－4e－＋H2O=4H＋＋CH3COOH，正极：O2＋4e－＋4H＋=2H2O18．负极：Al－3e－=Al3＋，正极：O2＋2H2O＋4e－=4OH－19．负极(电极a)：H2－2e－＋2OH－=2H2O，正极(电极b)：2H＋＋2e－=H2↑20．阳极：2H2O－4e－=O2↑＋4H＋，阴极：C6H6＋6e－＋6H＋=C6H1221．阳极：CuCl－e－＋Cl－=CuCl2，阴极：2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－22．阳极：2H2O－4e－=O2↑＋4H＋，阴极：Ni2＋＋2e－=Ni23．阳CrOeq\o\al(2－,4)解析：由4Na2CrO4＋4H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))2Na2Cr2O7＋4NaOH＋2H2↑＋O2↑可知，电解过程中实质是电解水，阳极上OH－失去电子生成H2O和O2，阴极上H＋得到电子生成H2，由2CrOeq\o\al(2－,4)＋H2OCr2Oeq\o\al(2－,7)＋2OH－可知，Cr2Oeq\o\al(2－,7)在c(OH－)减小的电极室中制得，即Na2Cr2O7在阳极室产生；电解过程中，阳极室中c(OH－)减小，CrOeq\o\al(2－,4)水解平衡正向移动，c(CrOeq\o\al(2－,4))减小，c(Cr2Oeq\o\al(2－,7))增大，为提高制备Na2Cr2O7的效率，CrOeq\o\al(2－,4)通过离子交换膜移向阳极。24．(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被氧化解析：(1)阳极发生氧化反应，在反应中OH－失去电子，电极反应式为2H2O－4e－=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。25．(1)①阳②H＋(2)Ⅰ.加热pH<6时的吸收液，分解的过程中还发生反应：2SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))＋O2=2SOeq\o\al(\s\up1(2