2022屆高考化學(xué)二輪教學(xué)案-命題區(qū)間七專項(xiàng)特訓(xùn)(七)　電極反應(yīng)式的書寫

專項(xiàng)特訓(xùn)(七)電極反應(yīng)式的書寫(12分鐘)1．利用反應(yīng)6NO2＋8NH3=7N2＋12H2O構(gòu)成電池，能實(shí)現(xiàn)有效消除氮氧化物的排放，減輕環(huán)境污染，裝置如下圖所示：寫出電極B的電極反應(yīng)式：___________________________________________________。答案2NO2＋8e－＋4H2O=8OH－＋N2解析由圖知，電極B通入的是NO2，由方程式6NO2＋8NH3=7N2＋12H2O可知，NO2在電極B得電子被還原生成氮?dú)?，在氫氧化鉀溶液作電解質(zhì)溶液的條件下，發(fā)生的電極反應(yīng)為2NO2＋8e－＋4H2O=8OH－＋N2。2．利用電化學(xué)原理，將NO2、O2和熔融KNO3制成燃料電池，模擬工業(yè)電解法來(lái)精煉銀，裝置如圖所示。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)甲池工作時(shí)，NO2轉(zhuǎn)變成綠色硝化劑Y,Y是N2O5，可循環(huán)使用，則正極發(fā)生的電極反應(yīng)式為_(kāi)__________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)若石墨Ⅰ消耗4.6gNO2，已知該電解池的電解效率為80%，則乙中陰極得到Ag的質(zhì)量為_(kāi)_______(通過(guò)一定電量時(shí)陰極上實(shí)際沉積的金屬質(zhì)量與通過(guò)相同電量時(shí)理論上應(yīng)沉積的金屬質(zhì)量之比叫電解效率)。答案(1)O2＋2N2O5＋4e－=4NOeq\o\al(－,3)(2)8.64g解析(1)甲池工作時(shí)，NO2轉(zhuǎn)變成N2O5，氮元素的化合價(jià)升高，石墨Ⅰ為負(fù)極，電極反應(yīng)式為NO2＋NOeq\o\al(－,3)－e－=N2O5，石墨Ⅱ?yàn)檎龢O，電極反應(yīng)式為O2＋2N2O5＋4e－=4NOeq\o\al(－,3)。(2)若石墨Ⅰ消耗4.6gNO2，物質(zhì)的量為eq\f(4.6g,46g·mol－1)＝0.1mol，則轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.1mol×1＝0.1mol，理論可得到0.1molAg，由于電解效率為80%，所以得到0.08molAg，質(zhì)量為0.08mol×108g·mol－1＝8.64g。3．在正戊烷中混入一定比例的H2有利于異構(gòu)化反應(yīng)的進(jìn)行，一種“分步法電解制氫氣”的裝置如圖。該方法制氫氣分兩步，第一步在惰性電極產(chǎn)生H2，NiOOH/Ni(OH)2電極發(fā)生氧化反應(yīng)；第二步在另一個(gè)惰性電極產(chǎn)生O2。(1)第一步反應(yīng)時(shí)，開(kāi)關(guān)K應(yīng)該連接________(填“K1”或“K2”)。(2)第二步反應(yīng)時(shí)，NiOOH/Ni(OH)2發(fā)生的電極反應(yīng)式：_______________________________。(3)當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移6.25mol電子時(shí)，產(chǎn)生67.2LH2(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，則電能的利用率為_(kāi)_______(保留三位有效數(shù)字)。答案(1)K1(2)NiOOH＋e－＋H2O=Ni(OH)2＋OH－(3)96.0%解析(1)第一步反應(yīng)時(shí)，NiOOH/Ni(OH)2電極發(fā)生氧化反應(yīng)，作陽(yáng)極，故電路中閉合K1。(2)第二步反應(yīng)時(shí)，在另一個(gè)惰性電極產(chǎn)生O2，則為水失電子生成氧氣，故NiOOH/Ni(OH)2電極發(fā)生還原反應(yīng)，得電子，電極反應(yīng)式為NiOOH＋e－＋H2O=Ni(OH)2＋OH－。(3)產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下67.2LH2，需要轉(zhuǎn)移6mol電子，則電能的利用率為eq\f(6mol,6.25mol)×100%＝96.0%。4．[2019·全國(guó)卷Ⅱ，27(4)]環(huán)戊二烯可用于制備二茂鐵[Fe(C5H5)2，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為]，后者廣泛應(yīng)用于航天、化工等領(lǐng)域中。二茂鐵的電化學(xué)制備原理如下圖所示，其中電解液為溶解有溴化鈉(電解質(zhì))和環(huán)戊二烯的DMF溶液(DMF為惰性有機(jī)溶劑)。該電解池的陽(yáng)極為_(kāi)_______，總反應(yīng)為_(kāi)_________________________________________________________________________________________________________________________。電解制備需要在無(wú)水條件下進(jìn)行，原因?yàn)開(kāi)______________________________________________________________________________________________________________________。答案Fe電極[或Fe＋2C5H6=Fe(C5H5)2＋H2↑]水會(huì)阻礙中間物Na的生成，且水會(huì)電解生成OH－，進(jìn)一步與Fe2＋反應(yīng)生成Fe(OH)2解析結(jié)合圖示電解原理可知，F(xiàn)e電極發(fā)生氧化反應(yīng)，為陽(yáng)極；在陰極上有H2生成，故電解時(shí)的總反應(yīng)為或Fe＋2C5H6=Fe(C5H5)2＋H2↑。結(jié)合相關(guān)反應(yīng)可知，電解制備需在無(wú)水條件下進(jìn)行，否則水會(huì)阻礙中間產(chǎn)物Na的生成，水電解生成OH－，OH－會(huì)進(jìn)一步與Fe2＋反應(yīng)生成Fe(OH)2，從而阻礙二茂鐵的生成。5．(2021·遼寧省丹東市高三模擬)甲烷是一種重要的化工原料，廣泛應(yīng)用于民用和工業(yè)中。電催化CO2還原制備碳基燃料(包括CO、烷烴和酸等)是減少CO2在大氣中累積和實(shí)現(xiàn)可再生能源有效利用的關(guān)鍵手段，其裝置如圖所示。(1)電池工作過(guò)程中，圖中Pt電極附近溶液的pH______(填“變大”或“變小”)。(2)該電解池的陰極的電極反應(yīng)式為_(kāi)__________________________________________。答案(1)變小(2)CO2＋2e－＋2H＋=HCOOH解析(1)電池工作過(guò)程中，圖中Pt電極是水中氫氧根離子失去電子生成氧氣和氫離子，因此Pt電極附近溶液的酸性增強(qiáng)，pH變小。(2)該電池中石墨烯電極為陰極，因此該電解池的陰極的電極反應(yīng)式為CO2＋2e－＋2H＋=HCOOH。6．H3PO2也可用電滲析法制備?！八氖译姖B析法”工作原理如圖所示(陽(yáng)膜和陰膜分別只允許陽(yáng)離子、陰離子通過(guò))：(1)寫出陽(yáng)極的電極反應(yīng)式：_________________________________________________。(2)分析產(chǎn)品室可得到H3PO2的原因：________________________________________________________________________________________________________________________。(3)早期采用“三室電滲析法”制備H3PO2：將“四室電滲析法”中陽(yáng)極室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替，并撤去陽(yáng)極室與產(chǎn)品室之間的陽(yáng)膜，從而合并了陽(yáng)極室與產(chǎn)品室。其缺點(diǎn)是產(chǎn)品中混有________雜質(zhì)，該雜質(zhì)產(chǎn)生的原因是_______________________________________。答案(1)2H2O－4e－=O2↑＋4H＋(2)陽(yáng)極室的H＋穿過(guò)陽(yáng)膜擴(kuò)散至產(chǎn)品室，原料室的H2POeq\o\al(－,2)穿過(guò)陰膜擴(kuò)散至產(chǎn)品室，二者反應(yīng)生成H3PO2(3)POeq\o\al(3－,4)H2POeq\o\al(－,2)(或H3PO2)被氧化－=O2↑＋4H＋。(2)H2O放電產(chǎn)生H＋，H＋進(jìn)入產(chǎn)品室，原料室的H2POeq\o\al(－,2)穿過(guò)陰膜擴(kuò)散至產(chǎn)品室，二者發(fā)生反應(yīng)：H＋＋H2POeq\o\al(－,2)=H3PO2。(3)如果撤去陽(yáng)膜，H2POeq\o\al(－,2)或H3PO2可能會(huì)被氧化。7．如圖所示是一種以液態(tài)肼(N2H4)為燃料，氧氣為氧化劑，某固體氧化物為電解質(zhì)的新型燃料電池。該固體氧化物電解質(zhì)的工作溫度高達(dá)700～900℃時(shí)，O2－可在該固體氧化物電解質(zhì)中自由移動(dòng)，反應(yīng)生成物均為無(wú)毒無(wú)害的物質(zhì)。N2H4的電子式為_(kāi)__