2024版 步步高 考前三个月 化学 新高考第一篇　主题八　热点题空14　电极反应式的书写与简单计算

热点题空14 电极反应式的书写与简单计算1．四步解答电化学原理综合题2．电解池中电极产物的判断与电极反应式的书写1．[2022·河北，16(3)(4)]氢能是极具发展潜力的清洁能源，以氢燃料为代表的燃料电池有良好的应用前景。(3)氢氧燃料电池中氢气在__________(填“正”或“负”)极发生反应。(4)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__________________________________________________________________________________________。答案 (3)负 (4)CnH2n＋2－(6n＋2)e－＋(3n＋1)O2－===nCO2＋(n＋1)H2O解析 (3)燃料电池中的燃料在负极发生氧化反应，因此，氢氧燃料电池中氢气在负极发生反应。(4)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。2．[2023·北京，16(3)]近年研究发现，电催化CO2和含氮物质(NOeq\o\al(－,3)等)在常温常压下合成尿素，有助于实现碳中和及解决含氮废水污染问题。向一定浓度的KNO3溶液通CO2至饱和，在电极上反应生成CO(NH2)2，电解原理如图所示。①电极b是电解池的__________极。②电解过程中生成尿素的电极反应式是_____________________________________________________________________________________________________________________________。答案 ①阳 ②2NOeq\o\al(－,3)＋16e－＋CO2＋18H＋===CO(NH2)2＋7H2O解析 ①电极b上发生H2O失电子生成O2的氧化反应，是电解池的阳极。②a极硝酸根离子得电子转化为尿素，再结合酸性环境可分析出电极反应式为2NOeq\o\al(－,3)＋16e－＋CO2＋18H＋===CO(NH2)2＋7H2O。3．[2021·山东，17(4)]利用膜电解技术(装置如图所示)，以Na2CrO4为主要原料制备Na2Cr2O7的总反应的化学方程式为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_____________________________________________________________________________。答案 阳 Na＋4．[2022·江苏，17(1)①]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)。答案 CuCleq\o\al(－,2)＋2Cl－－e－===CuCleq\o\al(2－,4)5．MFC-电芬顿技术不需要外加能量即可发生，通过产生羟基自由基(·OH)处理有机污染物，可高效净化废水，其耦合系统原理示意图如图所示。(1)b电极的电极反应：O2＋4e－＋4H＋===2H2O。(2)X电极的电极反应：2H2O－4e－===O2＋4H＋。(3)生成·OH的反应：Fe2＋＋H2O2＋H＋===Fe3＋＋·OH＋H2O。(4)Y电极的电极反应：O2＋2e－＋2H＋===H2O2。6．利用电解法由丙烯腈制备己二腈[NC(CH2)4CN]的装置如图所示。通电过程中，石墨电极2上的电极反应为__________________________________________________________________________________________________________________________。答案 2CH2==CHCN＋2H＋＋2e－===NC(CH2)4CN7．近年来，有研究人员用CO2通过电催化生成多种燃料，实现CO2的回收利用，其工作原理如图所示。(1)请写出Cu电极上产生HCOOH的电极反应式：_____________________________________。(2)如果Cu电极上只生成0.15molC2H4和0.30molCH3OH，则Pt电极上产生O2的物质的量为________mol。答案 (1)CO2＋2H＋＋2e－===HCOOH (2)0.9解析 该装置为电解池，Cu电极为阴极，则Cu电极上产生HCOOH的电极反应式为CO2＋2H＋＋2e－===HCOOH，Pt电极为阳极，电极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，CO2中的C呈＋4价，C2H4中的C呈－2价，CH3OH中的C呈－2价，若Cu电极上只生成0.15molC2H4和0.30molCH3OH，则转移电子的物质的量为2×6×0.15mol＋6×0.30mol＝3.6mol，故Pt电极上产生O2的物质的量为eq\f(1,4)×3.6mol＝0.9mol。8．(2023·郑州一模)一种水性电解液Zn-V2O5离子选择双隔膜电池如图所示。放电结束后对左侧电极片进行紫外测试，可观测到在765nm处有一个较强的吸收峰，在615nm处有一个肩峰，与标准VOSO4图像吻合。[注：VOSO4可溶于水，强碱性环境下Zn2＋最终转化为Zn(OH)eq\o\al(2－,4)]。(1)该电池中b膜为________(填“阴”或“阳”)离子交换膜。(2)该电池正极的电极反应式为____________________________________________________；当电路中转移1mol电子时，V2O5电极质量减少________g。答案 (1)阴 (2)V2O5＋2e－＋6H＋===2VO2＋＋3H2O 91解析 (1)Zn-V2O5电池中，Zn电极为负极，V2O5电极为正极，正极：V2O5＋2e－＋6H＋===2VO2＋＋3H2O，负极：Zn－2e－＋4OH－===Zn(OH)eq\o\al(2－,4)，由图可知，电池放电过程，硫酸钾变为稀硫酸钾溶液，根据离子移动规则可知，钾离子通过a膜移向正极，硫酸根离子通过b膜移向负极，则b膜为阴离子交换膜。(2)根据正极电极反应式可知，当转移1mol电子时，V2O5溶解0.5mol，则m(V2O5)＝0.5mol×182g·mol－1＝91g。9．(2023·江西上饶一模)O2辅助的Al-CO2电池电容量大，能有效捕获利用CO2，其工作原理如图所示。其中，离子液体是优良的溶剂，具有导电性；电池反应产物Al2(C2O4)3是重要的化工原料。此电池的正极区反应有6O2＋6e－===6Oeq\o\al(－,2)，__________________________________，当电解过程中有1molAl2(C2O4)3生成，则参与反应的O2的物质的量是________。答案 6CO2＋6Oeq\o\al(－,2)===3C2Oeq\o\al(2－,4)＋6O2 6mol