專題03高考試題中的電極反應(yīng)式-2019年全國(guó)高考化學(xué)主要題型命題預(yù)測(cè)解析版

1、專題三高考試題中的電極反應(yīng)式【方法指導(dǎo)】1 .書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式的規(guī)律：必須正確書(shū)寫(xiě)原電池和電解池的電極反應(yīng)式和總的反應(yīng)式。高考主要從下面三個(gè)方面進(jìn)行考查。(1)根據(jù)給出兩個(gè)電極反應(yīng)式，寫(xiě)總反應(yīng)式。已知兩個(gè)電極反應(yīng)式，寫(xiě)總反應(yīng)式并不難，只要使兩個(gè)電極反應(yīng)式得失電子數(shù)相等后，將兩式相加，消去相同的化學(xué)式即可。(2)給出總反應(yīng)式，寫(xiě)出電極反應(yīng)式。書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式的步驟一般分為四步：列物質(zhì)、標(biāo)得失；選離子、配電荷；配個(gè)數(shù)、巧用水；兩式加、驗(yàn)總式。(3)根據(jù)信息給予知識(shí)，寫(xiě)電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式。2 .做到“三看”，正確書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式：(1)一看電極材料，若是金屬(Au、Pt除外)作陽(yáng)極，金屬一定被

2、電解(注：Fe生成Fe2+)。(2)二看介質(zhì)，介質(zhì)是否參與電極反應(yīng)。(3)三看電解質(zhì)狀態(tài)，若是熔融狀態(tài)，就是金屬的冶煉。3.規(guī)避“三個(gè)”失分點(diǎn)：(1)書(shū)寫(xiě)電解池中電極反應(yīng)式時(shí)，一般以實(shí)際放電的離子表示，但書(shū)寫(xiě)總電解反應(yīng)方程式時(shí)，弱電解質(zhì)要寫(xiě)成分子式。(2)要確保兩極電子轉(zhuǎn)移數(shù)目相同，且應(yīng)注明條件“電解”。(3)電解水溶液時(shí)，應(yīng)注意放電順序中J、OH之后的離子一般不參與放電。【典例剖析】(1)二甲醍直接燃料電池具有啟動(dòng)快、效率高等優(yōu)點(diǎn)，其能量密度高于甲醇直接燃料電池。若電解質(zhì)為酸性，二甲醍直接燃料電池的負(fù)極反應(yīng)為,一個(gè)二甲醍分子經(jīng)過(guò)電化學(xué)氧化，可以產(chǎn)生個(gè)電子的電量。(2)酸性鋅鎰干電池是一種一次

3、性電池，外殼為金屬鋅，中間是碳棒，其周圍是由碳粉、Mn0ZnCl2和NHCl等組成的糊狀填充物。該電池放電過(guò)程產(chǎn)生MnOOH該電池的正極反應(yīng)式為,電池反應(yīng)的離子方程式為(3)Li-SOCl2電池可用于心臟起搏器。該電池的電極材料分別為鋰和碳，電解液是LiAlCl4-SOCI2。電池的總反應(yīng)可表示為4Li+2SOCb=4LiCl+S+SOT。電池的負(fù)極材料為,發(fā)生的電極反應(yīng)為。電池正極發(fā)生的電極反應(yīng)為。解析：(1)電解質(zhì)為酸性時(shí)，二甲醍(CH3OCH)在燃料電池的負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng)，生成CO和HCHOCH中碳元素的化合價(jià)為一2價(jià)，CO中碳元素的化合價(jià)為+4價(jià)，所以1molCH3OCH失去12mo

4、l電子，負(fù)極反應(yīng)為CHOCH+3H2O-12e=2C(2)+12H+。(2)根據(jù)酸性鋅鎰干電池的構(gòu)造可知，放電時(shí)，負(fù)極Zn失去電子生成Zn2+,正極MnO#到電子生成MnOOH從而可寫(xiě)出正極和負(fù)極的電極反應(yīng)式，然后在遵循電子守恒的前提下，將兩極反應(yīng)式加合可得電池反應(yīng)的離子方程式。(3)分析反應(yīng)的化合價(jià)變化，可知Li失電子，被氧化，為還原劑，SOC2得電子，被還原，為氧化劑。負(fù)極材料為L(zhǎng)i(還原劑)，4Li-4e=4Li+,正極反應(yīng)式可由總反應(yīng)式減去負(fù)極反應(yīng)式得到：2SOCb+4e=4Cl+S+SOT。答案：(1)CTOCH+3屋O-12e=2C/12H，12(2)MnO2+e+Hl+=MnOO

5、HZn+2MnO+2hl+=Zn+2MnOOH(3鋰4Li-4e=4Li+2SOC12+4e=4Cl+S+SOT【對(duì)點(diǎn)練習(xí)】1 .(1)LiFePO4是一種新型動(dòng)力鋰電池的電極材料。下圖為某LiFePQ電池充、放電時(shí)正極局部放大示意圖，寫(xiě)出該電池放電時(shí)的正極反應(yīng)式：。(2)以NO2、。2、熔融NaNO3組成的燃料電池裝置如下圖所示，在使用過(guò)程中石墨I(xiàn)電極反應(yīng)生成一種氧化物Y,則該電極反應(yīng)式為。(3)A1-Ag2O2電池可用作水下動(dòng)力電源，其原理如下圖所示。該電池的負(fù)極反應(yīng)式為解析：(1)原電池放電時(shí)，正極上L匚得電子，電極反應(yīng)式為L(zhǎng)iNFSO產(chǎn)蘇=LiFeP0*(2)因?yàn)槭姌OII上通入的6

6、得電子，故在石里電極I上NO：失電子，與遷移過(guò)來(lái)的NO,冬合生成+5價(jià)N的氧化物M曲，電極反應(yīng)式為翼5+國(guó)8廠-/4:6。(3)該電池中鋁為負(fù)極，失去電子，結(jié)合溶液中的0JG最終生成的0©答案：Cl)Li-FFePOe-LiFePO,(2)NO-+NC0：-e-=N-0?(3)Al-3e+40IT=A10;-+2ILO其原理如圖12 .(1)據(jù)報(bào)道以二氧化碳為原料采用特殊的電極電解強(qiáng)酸性的二氧化碳水溶液可得到多種燃料,所示。電解時(shí)其中b極上生成乙烯的電極反應(yīng)式為。乙內(nèi)內(nèi)等iir-if*偵子透過(guò)膜圖1(2)利用電解原理可將NO還原為N2,裝置見(jiàn)圖2,高質(zhì)子導(dǎo)電性的SCY匐瓷(能傳遞H+

7、)為介質(zhì)，金屬鋁薄膜作電極。鋁電極A為極，電極反應(yīng)式為比N0|H理火Y陶比介質(zhì)陽(yáng)電極大記電極B陽(yáng)南子交換眼(3)脫去冶金工業(yè)排放煙氣中SO2的方法有多種。離子膜電解法：利用硫酸鈉溶液吸收SQ,再用惰性電極電解。將陰極區(qū)溶液導(dǎo)出，經(jīng)過(guò)濾分離硫黃后，可循環(huán)吸收利用，裝置如圖3所示，則陰極的電極反應(yīng)式為,陽(yáng)極產(chǎn)生氣體的化學(xué)式為。解析：(1)b電極與電源的員極相連為陰極，該極通入了80故在該電極上CO；得電子后結(jié)合遷移過(guò)來(lái)的丁生成乙烯，電極反應(yīng)式為2S：+12IT+12/M：H.+4HO"因?yàn)殡姍C(jī)上配得電子后結(jié)合進(jìn)入的4生成故喪電極為陰樹(shù)電極反應(yīng)式為加+如+41二住+2氐0口(3)由干陰極生

8、成了硫黃，則在陰極上SO捐電子后結(jié)合H*生成單質(zhì)硫的同時(shí)生成了R0,電極反應(yīng)式為SO：+4V+4/=Ej+2H在陽(yáng)極上只能失電子生成6,故產(chǎn)生的氣體為必電答案：(1)2CO+12H+12e=QH+4H20(2)陰2NO+4l4+4e=N2+2H2O(3)SO+4H+4e=SJ+2H20(或H2SO+4H+4e=SJ+3H2O)O23 .(1)化學(xué)家正在研究尿素動(dòng)力燃料電池，用這種電池直接去除城市廢水中的尿素，既能產(chǎn)生凈化的水又能多孔碳電棍“NCQNHTH.U；UtXN.1r«黑孔尼觸媒層jftr交換¥O發(fā)電。尿素燃料電池結(jié)構(gòu)如圖1所示，寫(xiě)出該電池的負(fù)極反應(yīng)式:(2)甲醇燃料

9、電池的工作原理如圖2所示，則該電池負(fù)極的電極反應(yīng)式為“鎂-次氯酸鹽”燃料電池的裝置如圖3所示，該電池的正極反應(yīng)式為圖3>1Imq1(4)圖4是直接硼氫化鈉-過(guò)氧化氫燃料電池示意圖。該電池工作時(shí)，正極附近的pH將(填“增大”、“減小”或“不變”)，負(fù)極的電極反應(yīng)式為。(5)H2s是一種無(wú)色、有毒且有惡臭味的氣體。煤的低溫焦化，含硫石油開(kāi)采、提煉，橡膠、制革、染料、制糖等工業(yè)中都有H2s產(chǎn)生。有人研究設(shè)1t了一種硫化氫-空氣燃料電池，總反應(yīng)式為2H2S+O-2SJ+2H2O,簡(jiǎn)易結(jié)構(gòu)如圖5所示。硫化氫應(yīng)通入到電極(填"a”或"b”)。b極發(fā)生的電極反應(yīng)為。固悻電解質(zhì)港母0

10、、(6)天然氣是一種重要的清潔能源和化工原料，其主要成分為甲烷?？茖W(xué)家用氮化錢材料與銅組裝如圖6的人工光合系統(tǒng)，利用該裝置成功地實(shí)現(xiàn)了以CQ和H2O合成CI。寫(xiě)出銅電極表面的電極反應(yīng)式：。為提高該人工光合系統(tǒng)的工作效率，可向裝置中加入少量(填“鹽酸”或“硫酸”)。GE隹司開(kāi)發(fā)的Li-SQCl2軍用電池，其示意圖如圖7所示，已知電池總反應(yīng)為2Li+SQCb2LiCl+SOJ,則電池工作時(shí)，正極的電極反應(yīng)式為。(8)利用固體氧化物電解池(SOEC通過(guò)電解方式分解氮氧化物如圖8所示，該電源的b端是極，寫(xiě)出電解池中通入NO的電極反應(yīng)式：。賃戰(zhàn)I:一注,出器tlijlII4逸抒性透過(guò)膜圖7圖8(9)Fe

11、8是Li-FeS電池(示意圖如圖9)的正極活性物質(zhì)，Li-Fe5電池的負(fù)極是金屬Li,電解液是含鋰鹽的有機(jī)溶液。電池放電反應(yīng)為Fe§+4LiFe+4Li+2S2-。該反應(yīng)可認(rèn)為分兩步進(jìn)行：第1步為Fe§+2Li2Li+Fe%,則第2步正極的電極反應(yīng)式為圖9圖10(10)用細(xì)菌冶銅時(shí)，當(dāng)黃銅礦中伴有黃鐵礦可明顯提高浸取速率，其原理如圖10。冶煉過(guò)程中，正極周圍溶液的pH(填“增大”、“減小”或“不變”)。負(fù)極產(chǎn)生單質(zhì)硫的電極反應(yīng)式為。答案s(1|COlNHik+HiO-ge-CO：t+N;t+6H-(2)CHiOH+H2O*6e=CO£t+6H*(3)CIO+2e+

12、H2O=Cl+2OH-(4)增大BH-呢+8DH，=BA+6H*bMS+CPTeAJ+此0向匕。3+昵+8+=匚乩+2出0磕酸SO2Cl2+2e-2Cl+SOit|B)負(fù)2NO44e-=N2+2Os-(SjFeS-+2e-2$:'+Fe(10j增大CuFeS2ie-Cu2'+Fe2'+2S4.(1)用惰性電極電解煤漿液制H2的反應(yīng)如下：C(s)+2H20(l)=CQ(g)+2H2(g),現(xiàn)將一定量1molL-1H2SQ溶液和適量煤粉充分混合，制成含碳量為0.020.12gmL-1的煤漿液，置于圖1所示裝置中進(jìn)行電解(兩電極均為惰性電極)。則A極的電極反應(yīng)式為。恒fH稀硫

13、微IIJL稀硫酸(2)臭氧也可用于煙氣脫硝。一種臭氧發(fā)生裝置原理如圖2所示。陽(yáng)極(惰性電極)的電極反應(yīng)式為(3)納米級(jí)CU2O具有優(yōu)良的催化性能，制取CU2O的方法有：用陰離子交換膜控制電解液中OH-的濃度制備納米CU2O,總反應(yīng)式為2CU+H2OCU2O+H2T,如圖3所示。該電解池的陽(yáng)極反應(yīng)式為圖3(4)某科研小組設(shè)計(jì)如圖4裝置,乙靜船九出溶液*1溶劑為乙漸氫板化物！濃溶液溶劑五昆邵*汕，陽(yáng)春子1乙齡的臨冷液交換睚濃溶液利用電解乙醇和氫氧化鈉制取乙醇鈉(陽(yáng)離子交換膜只允許Na+通過(guò))。電解(5)電解熔融B2O3(非電解質(zhì))及助熔劑，電解總反應(yīng)式為2B2O3些4B+3O2T。則陰極的電極反應(yīng)

14、式時(shí)陽(yáng)極產(chǎn)生的氣體是，陰極發(fā)生的電極反應(yīng)式為為。(6)固體氧化物電解池(SOEC用于高溫共電解CO/H2O,既可高效制備合成氣(CO+H2),又可實(shí)現(xiàn)CQ的減排,其工作原理如圖5。b為電源的(填“正極”或“負(fù)極”)。寫(xiě)出電極c發(fā)生的電極反應(yīng)式：圖6(7) H2的獲得途徑很多，由哈工大研究小組設(shè)計(jì)的微生物電解有機(jī)廢水法，既可以清除廢水中的有機(jī)雜質(zhì)，同時(shí)可以獲得氫氣。圖6為一種處理含甲醇工業(yè)廢水的微生物電解池，寫(xiě)出電解過(guò)程中陽(yáng)極的電極反應(yīng)ClO2(8)目前已開(kāi)發(fā)出用電解法制取C1O2的新工藝。圖7是用石墨作電極，一定條件下電解飽和食鹽水制取的示意圖。則陽(yáng)極產(chǎn)生ClQ的電極反應(yīng)式為。轉(zhuǎn)制他和&quo

15、t;牌交融唯”(“常小后網(wǎng)汛舊，溶液答案：(1)C+2H2O-4e-=CO21+4H+(2)3H2O-6e-=O31+6H+(3)2Cu-2e-+2OH-=Cu2O+H2O(4)O22CH3CH2OH+2e-=2CH3CH2O-+H2T(5)B2O3+6e-=2B+3O2-(6)正極CQ+2e-=CO+O2-H2O+2e-=H2T+O2-(7)CHsOH-6e-+H2O=CO2T+6H+(8)Cl-5e-+2H2O=ClQT+4H+5. 用NaOH§液吸收煙氣中的SO,將所得的N&SO溶液進(jìn)行電解，可循環(huán)再生NaOH同時(shí)得到H2SQ,其原理如下圖所示(電極材料為石墨)。(1)

16、圖中a極要連接電源的(填“正”或“負(fù)”)極，C口流出的物質(zhì)是(2)so3一放電的電極反應(yīng)式為。(3)電解過(guò)程中陰極區(qū)堿性明顯增強(qiáng)，用平衡移動(dòng)原理解釋原因：解析：根據(jù)暗、躬-的移向判斷陰.日眼。嶼-移向陰極區(qū),&應(yīng)接電源負(fù)極，b應(yīng)接電源正攜陽(yáng)極：sor2b+LO=SO+2H，陰極二2氐0+2日一=Hj十加所以從C口流出的是氏在陰根區(qū)，由于三放電,破壞水的電離平衡，從曠)減小，N0H-)增大，生成IU0H,堿性增強(qiáng)，從E口'流出的是濃度較大的NaOH溶港g答案：(1)負(fù)硫酸(2)SO>2-+HO=SO+2H+(3)H2。H+OH,在陰極H放電生成凡，c(H+)減小，水的電離平

17、衡正向移動(dòng)，堿性增強(qiáng)6. (1)一定條件下，下圖裝置可實(shí)現(xiàn)有機(jī)物的電化學(xué)儲(chǔ)氫(忽略其他有機(jī)物)。生成目標(biāo)產(chǎn)物的電極反應(yīng)式為。步孔情性電極D-I-1赤孔惰性電被E含茶的物脂的H分效iW/一班為1。的*卅nr氣悻I0Ed的混合氣體，一二二總二工其中笨的物質(zhì)的知國(guó)儼二分?jǐn)?shù)為身，高分子電解腋膜(只允許通過(guò))(2)電解尿素CO(NH)2的堿性溶液制氫氣的裝置示意圖如圖:N2A%tLItL"極電解M排出液尿素三百一KOH溶液隔膜電解池中隔膜僅阻止氣體通過(guò)，陰陽(yáng)兩極均為惰性電極。A極為，電極反應(yīng)式為。B極為,電極反應(yīng)式為解析：1)該點(diǎn)聆的目的是儲(chǔ)氯，所以其中的碳得電子生成環(huán)己烷，則D為陰極，電極反

18、應(yīng)式為C任+6IT+6e-=C.；E為陽(yáng)極，電極反應(yīng)式為40H-4e-=2H：0+0-to(3)凡產(chǎn)生是因?yàn)樨?電離的丁在陰極上得電子，即6+加一=3凡f或阻0+加-=3H：t+60H,所以B極為陰極，乩極為陽(yáng)極，電極反應(yīng)式為C0(NH2h-6e-+80H-=Nit+81+阻6陽(yáng)極反應(yīng)式容易錯(cuò)寫(xiě)成40丁一4丁=2出口+53答案；(1)CE十加一十6£一=：陽(yáng)極CO(WR):十8OITt+C0;十6息0陰極6H"+6e"=3ftf或6ftO+6e-=3HIf+60H-7. (1)查處酒后駕駛采用的“便攜式乙醇測(cè)量?jī)x”以燃料電池為工作原理，在酸性環(huán)境中，理論上乙醇可被

19、完全氧化為CO,但實(shí)際上乙醇被氧化為乙醛或乙酸。當(dāng)乙醇被氧化為乙醛時(shí)的正極電極方程式為當(dāng)乙醇被氧化為乙酸時(shí)的負(fù)極電極方程式為。(2)一種燃料電池，一極通乙烯，一極通空氣，電解質(zhì)是摻雜氧化鈕(Y2Q)的氧化錯(cuò)(ZrO2)晶體，熔融狀態(tài)下能傳導(dǎo)O2,其負(fù)極電極反應(yīng)方程式為。(3)腫(N2Ho是火箭的一種液體燃料，已知腫一空氣燃料電池是一種堿性燃料電池，電解質(zhì)溶液是20%30%JKOH溶液。腫一空氣燃料電池放電時(shí)：正極電極反應(yīng)式是,負(fù)極的電極反應(yīng)式是O(4)有人設(shè)想尋求合適的催化劑和電極材料，以N2、叱為電極反應(yīng)物，以HC1NH4C1溶液為電解質(zhì)溶液制造新型燃料電池。試寫(xiě)出該電池的正極反應(yīng)式。解析：

20、由介質(zhì)或傳導(dǎo)離子及共存關(guān)系定電極反應(yīng)生成物：(1)為酸性條件，其負(fù)極反應(yīng)式分別為：CHCHOH2e=CH3CHOF2H+、CHCHOH-4e+H2。=CHCOOH4H+,正極反應(yīng)式都為:Q+4e+4H+=2HO;(2)中熔融狀態(tài)下能傳導(dǎo)O,正極反應(yīng)式為：C2+4e=2C2,負(fù)極反應(yīng)式為：GH-12e-+6C2-=2CG+2H2Q(3)中是堿性介質(zhì)，則正極反應(yīng)式為Q+2H2O+4e=4OH負(fù)極反應(yīng)式為：NbH-4e+4OH-=Nd+4H2Q(4)為酸性介質(zhì)，N2在正極放電只能生成NH+。則正極反應(yīng)式為：Nb+6e+8H=2NH!+,負(fù)極反應(yīng)式為：hb-2e-=2H+。答案：O2+4e+4H+=2

21、HOH3CHOH-2e-=CH3CHO-2H+(2)C2H-12e-+6d-=2CO+2Ho(3) O2+2H2O+4e=4OHN2H-4e+40H=IM+4Ho(4)Nb+6e+8hl=2Nhl+8 .(1)Mg-Al-NaOH溶液組成的原電池中，負(fù)極反應(yīng)為,正極反應(yīng)為,電池總反應(yīng)為。(2)與MnOZn電池類似，RFeQ-Zn也可以組成堿性電池，RFeQ在電池中作為正極材料，其電極反應(yīng)式為,該電池總反應(yīng)的離子方程式為。普通鋅鎰電池放電時(shí)發(fā)生的主要反應(yīng)為：Zn+2NHCl+2MnO=Zn(NH)2Cl2+2MnOOH該電池中，負(fù)極材料主要是,電解質(zhì)的主要成分是,正極發(fā)生的主要反應(yīng)是。(4)用吸

22、收H2后的稀土儲(chǔ)氫合金作為電池負(fù)極材料(用MH表示)，NiO(OH)作為電池正極材料，KOH§液作為充電電解質(zhì)溶液，可制得高容量、長(zhǎng)壽命的饃氫電池。電池充放電時(shí)的總反應(yīng)為：NiO(OH)+MH.一Ni(OH)2放電+M,電池放電時(shí)，負(fù)極的電極反應(yīng)式為(5)通過(guò)NO傳感器可監(jiān)測(cè)NO的含量，其工作原理示意圖如下，Pt電極上發(fā)生的是反應(yīng)(填“氧化”或“還原”)，寫(xiě)出NiO電極的電極反應(yīng)式:Ni口電相''固體電解質(zhì)解析：A1作負(fù)極，電極反應(yīng)：皿-3+=A10：+加。才喉作正極，電極反應(yīng):2氐0+2廣=氏f+20H'<4噸7n組成堿性電池，KF通在電池中作為正極材料,中+6價(jià)鐵元素被還原為Fe(0H)a中+3價(jià)鐵元素，其電極反應(yīng)式為FeO?+3e'+4H：0=Fe(0M)；+50R-j書(shū)寫(xiě)總反應(yīng)的離子方程式時(shí)，關(guān)鍵是抓住Fe和Zn的存在形式分別是Fe(OH)：和Zn(OH)由普通鋅鏡電池放電時(shí)的總反應(yīng)可知，加作負(fù)極,MC1為電解質(zhì)，正極上發(fā)生還原反應(yīng)二MnQ：+呵+e"MnOOH+NH-o(4)負(fù)極實(shí)際上是稀土儲(chǔ)氫含金吸附的氐失去電子生成H，丁再與0H一結(jié)合生成氏力所以負(fù)極的電極反應(yīng)式為加-晨+0-=況+員根據(jù)氧禽子的移向可得Pt電極為正極，應(yīng)發(fā)生還原反應(yīng)3NiO電極上ro失電子，與。正結(jié)合為g,根據(jù)元素守恒和電荷守恒可寫(xiě)出其電極