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电极反应式的书写及电化学计算(A)
1.(3分)H 还原CO电化学法制备甲醇(CO+2H ===CH OH)的工作原理如图所示。放电时，电子由电极
2 2 3
________________(填“a”或“b”)沿导线流向另一电极。该电池工作时，通入CO一端硫酸溶液的质量变
化16 g，理论上通过电路转移的电子为 mol。
2.(2分)光催化CO 制甲醇技术也是研究热点。铜基纳米光催化材料还原CO 的机理如图所示，光照时，低
2 2
能价带失去电子并产生空穴(h+，具有强氧化性)。在低能价带上，H O直接转化为O 的电极反应式为
2 2
。
3.(3分)SO 和NO 是主要大气污染物，利用如图装置可同时吸收SO 和NO。
2 x 2
此装置中a是电源的 极，阳极电极反应式为 。
4.(3分)“碳呼吸电池”是一种新型化学电源，其工作原理如图。正极的电极反应式为 ；当得
到1 mol Al (C O ) 时，电路中转移的电子的物质的量为 mol。
2 2 4 35.(3分)NO 、O 和熔融KNO 可制作燃料电池，其原理如图所示。该电池在放电过程中石墨Ⅰ电极上生成
2 2 3
氧化物Y，Y可循环使用，回答下列问题：
(1)正极反应式为 。
(2)每消耗92 g NO 转移电子数为 。
2
6.(6分)用电解法处理有机废水是目前工业上一种常用手段，电解过程中阳极催化剂表面水被电解产生氧化
性强的羟基自由基(·OH)，羟基自由基再进一步把有机物氧化为无毒物质。如图为电解含1，2⁃ 二氯乙烷的
废水的装置图，写出电解池阴极的电极反应式： ；羟基自由基与1，2⁃ 二氯
乙烷反应的化学方程式为 。
7.(8分)早在20世纪已有科学家设计通过CH OH/CO电化学氧化合成碳酸二甲酯(DMC)，阳极发生的反应
3
分3步进行：第一步：2Br--2e-===Br
2
第二步：CO+Br ===COBr
2 2
则第三步反应的化学方程式为 ；Br-在总反应中的作用是 。
8.(4分)电芬顿工艺被认为是一种很有应用前景的高级氧化技术，可用于降解去除废水中的持久性有机污染
物[如 (苯酚)]，其工作原理如图所示(·OH表示自由基，有强氧化性)。
(1)阴极发生的反应为 。
(2)若处理1 mol苯酚，则理论上电路中通过电子的物质的量为 。
9.(4分)基于催化剂s⁃SnLi的CO
2
电催化制备甲酸盐同时释放电能的装置如图所示，该电池充电时，阳极的
电极反应式为 ，若电池工作t min，Zn电极的质量变化为m g，则理论上消耗CO 的物质的
2
量为 。
10.(6分)合成氨也可以通过电化学过程实现，其装置如图所示。(1)导线中电子流动方向为 。
(2)生成NH 的电极反应式为 。
3
(3)若惰性电极2的电流效率η为75%，则惰性电极2处N 与NH 的物质的量之比为 (η=
2 3
电极上目标产物的实际质量
×100%)。
电极上目标产物的理论质量
11.(4分)经测定污水里NaNO 含量为4.6%，科研人员研究发现可用如图所示的装置处理污水中的NaNO ，
2 2
原理是利用Fe2+把NO-
还原成N 。
2 2
(1)阳极附近溶液中发生反应的离子方程式为 。
(2)在实验室恰好完全处理3.0 kg该NaNO 污水，则理论上阴极区与阳极区溶液质量变化的差为
2
g。
12.(4分)(1)科研人员研究出一种方法，可实现水泥生产时CO 的零排放，其基本原理如图1所示；电解反
2
应在温度小于900 ℃时进行，碳酸钙先分解为CaO和CO ，电解质为熔融碳酸钠，阳极的电极反应式为
2
2CO2- -4e-===2CO +O ，则阴极的电极反应式为 。
3 2 2(2)微生物燃料电池是在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置。某微生物燃料电池的工作原理如图2
所示，其中HS-在硫氧化菌作用下转化为SO2-的电极反应式是 。
4
13.(6分)传统方法制备H O 会产生大量副产物，研究者通过更环保的电解法，使用空气和水制备H O ，并
2 2 2 2
用其处理有机废水，过程如图甲。
电解制备H O 装置如图乙所示。
2 2
(1)a极的电极反应式为 。
(2)通过管道将b极产生的气体送至a极，目的是 。
(3)pH过高时H O 会分解。但电解一段时间后，a极附近溶液的pH基本不变，原因是 。
2 2电极反应式的书写及电化学计算(B)
1.(4分)应用电化学原理，硝酸盐 亚硝酸盐 氨，实现了高效合成氨，装置如图。
(1)生成NO-
的电极反应式是 。
2
(2)当电路中有2
mol电子通过时，一定量的NO-
被还原生成0.6 mol
NO-
和 mol NH 。
3 2 3
2.(6分)将PbO溶于NaOH溶液可制备NaHPbO
，反应为PbO+OH-===HPbO-
。制备高纯铅的原电池原理示
2 2
意图如图所示。
(1)获得高纯铅的电极是 (填“正极”或“负极”)。
(2)电池的总反应的离子方程式是 。
(3)从物质和能量利用的角度说明该工艺的优点： 。
3.(4分)在铜基配合物的催化作用下，利用电化学原理可将CO 转化为碳基燃料(包括CO、烷烃和羧酸等)，
2
其装置原理如图所示。(1)图中生成甲酸的电极反应式为 。
(2)当有0.2 mol H+通过质子交换膜时，理论上最多生成HCOOH的质量为 。
4.(4分)少量的SO 经Na CO 溶液洗脱处理后，所得洗脱液主要成分为Na CO 、NaHCO 和Na SO ，利用
2 2 3 2 3 3 2 3
生物电池技术，可将洗脱液中的Na SO 转化为单质硫(以S表示)回收。
2 3
(1)该装置中，正极的电极反应式为 。
(2)一段时间后，若洗脱液中SO2-的物质的量减少了1 mol，则理论上HCO- 减少了 mol。
3 3
5.(3分)纯净的硫化锌是半导体锂离子电池负极材料。在充电过程中发生合金化反应生成LiZn(合金相)，同
时负极材料晶胞的组成变化如图所示。
充电过程中ZnS到LiZnS的电极反应式为
x y
(x和y用具体数字表示)。
6.(4分)晶体Ⅱ可作电池正极材料，通过Zn2+在晶体Ⅱ中嵌入和脱嵌，实现电极材料充放电的原理如图所示。
“ⅱ”代表电池 (填“充电”或“放电”)过程，“ⅲ”的电极反应式为 。7.(4分)科学家通过使用双极膜电渗析法来捕获和转化海水中的CO ，其原理如图所示。
2
(1)写出与电源正极相连的一极上的电极反应式： 。
(2)下列说法正确的是 (填字母)。
A.循环液1和循环液2中的阴离子种类相同
B.隔膜1为阳离子交换膜，隔膜2为阴离子交换膜
C.水的电离程度：处理后海水1>处理后海水2
D.该方法可以同时将海水进行淡化
8.(4分)新能源的利用对实现“碳中和”也有重要意义。搭载钠离子电池的新能源汽车，动力充足、冬天也
无需频繁充电。第二代钠离子电池是以硬碳(C)为基底材料的嵌钠硬碳(NaC)和锰基高锰普鲁士白
y x y
Na Mn[Mn(CN) ]为电极的一种新型二次电池，在充放电过程中，Na+在两个电极之间往返嵌入和脱嵌。其
2 6
工作原理如图所示。若用该钠离子电池给铅酸蓄电池充电，普鲁士白电极连接 (填“Pb”或“PbO ”)极，钠离子电池
2
负极的电极反应式为 。
9.(3分)通过氢电极增压法可使氧化锌进一步制得单质锌(如图)，储罐内ZnO溶解后形成[Zn(OH) ]2-，电解
4
池中发生总反应的离子方程式为 。
10.(3分)基于电化学原理，我国科学家利用固体氧化物电解池实现高选择性C H 电化学脱氢制
3 8
CH ==CHCH 的工艺，装置如图，则C H 生成CH ==CHCH 的电极反应式为 。
2 3 3 8 2 3
11.(4分)微生物燃料电池的一种重要应用是废水处理中实现碳氮联合转化为CO 和N ，如图所示，其中
2 2
1，2为厌氧微生物电极，3为阳离子交换膜，4为好氧微生物反应器。
(1)正极的电极反应式是 。
(2)协同转化总反应中当有标准状况下44.8 L N 生成时转移电子数是 。
2
12.(7分)中科院研究出首例在室温条件超快传输的氢负离子导体LaH，某小组据此设计了如图装置，以电
x
化学方法进行反应：CO (g)+3H (g) CH OH(g)+H O(g) ΔH=-49.5 kJ·mol-1。
2 2 3 2(1)电极a为电源的 (填“正极”或“负极”)。
(2)生成CH OH的电极反应式为 。
3
(3)若反应：CO (g)+H (g) CO(g)+H O(g) ΔH=+41.2 kJ·mol-1(副反应)也同时发生，出口Ⅱ为CO、
2 2 2
CH OH、CO 的混合气，且n(CO)∶n(CH OH)=1∶3，则惰性电极2的电流效率η为 (η=
3 2 3
利用的电量
×100%)。
总的电子电量答案精析
A
1.b 2
解析 根据总反应CO+2H ===CH OH可知，氢气在电极b发生氧化反应，b为负极发生反应：H -2e-
2 3 2
===2H+，电子流出；a为正极发生反应：CO+4e-+4H+===CH OH，消耗的氢离子由负极区补充，因此通入
3
CO一端硫酸溶液的质量变化16 g是生成的甲醇的质量，即0.5 mol，转移2 mol电子。
2.2H O+4h+===O +4H+
2 2
3.负 SO +2H O-2e-===SO2- +4H+
2 2 4
解析
HSO-
→S
O2-
，硫元素化合价降低，阴极发生还原反应，故a为电源负极，b为电源正极，SO 在阳
3 2 4 2
极发生氧化反应，电极反应式为SO +2H
O-2e-===SO2-
+4H+。
2 2 4
4.2CO +2e-===C O2- 6
2 2 4
解析 原电池中正极发生还原反应，根据图示，CO 得电子发生还原反应生成C
O2-
，通入CO 的电极为
2 2 4 2
正极，正极的电极反应式为2CO +2e-===C
O2-
；负极Al失电子生成Al3+，当得到1 mol Al (C O ) 时，电
2 2 4 2 2 4 3
路中转移的电子的物质的量为6 mol。
5.(1)O +2N O
+4e-===4NO-
(2)2N
2 2 5 3 A
解析 (2)根据电极反应：4NO
+4NO-
-4e-===4N O 可知，每消耗92 g NO (即2 mol NO )，转移电子数为
2 3 2 5 2 2
2N 。
A
6.2H O+2e-===2OH-+H ↑ 10·OH+CH ClCH Cl 2CO ↑+2HCl+6H O
2 2 2 2 2 2
解析 由图可知，在碱性条件下，水得到电子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子：2H O+2e-===2OH-
2
+H
2
↑；羟基自由基与1，2⁃二氯乙烷反应生成无毒的物质，根据原子守恒可知，反应生成二氧化碳、水和
HCl，反应的化学方程式为10·OH+CH ClCH Cl 2CO ↑+2HCl+6H O。
2 2 2 2
7.COBr +2CH OH===CO(OCH ) +2HBr 作催化剂
2 3 3 2
解析 第三步为COBr 和甲醇的反应，生成碳酸二甲酯和溴化氢。溴离子参与反应，但最终没有被消耗，
2
在总反应中的作用是作催化剂。
8.(1)Fe3++e-===Fe2+、O +2H++2e-===H O
2 2 2
(2)84 mol
解析 由反应C H O+28·OH===6CO +17H O、H++Fe2++H O ===H O+·OH+Fe3+、O +2H++2e-===H O 和Fe3+
6 6 2 2 2 2 2 2 2 2
+e-===Fe2+可知，消耗1 mol苯酚，电路中转移(28+28×2)mol=84 mol电子。
m
9.4OH--4e-===2H O+O ↑ mol
2 2 65解析 由题中图像可知，电池充电时，阳极上氢氧根离子发生氧化反应，失去电子生成氧气，电极反应式
为4OH--4e-===2H O+O ↑；电池工作时，负极反应：Zn-2e-===Zn2+，正极反应：CO +2e-+H O===HCOO-
2 2 2 2
m
+OH-，由转移电子守恒可知，n(CO )=n(Zn)= mol。
2 65
10.(1)惰性电极2到电源正极、电源负极到惰性电极1
(2)3H -6e-+2N3-===2NH (3)1∶6
2 3
11.(1)6Fe2++2NO- +8H+===6Fe3++N ↑+4H O (2)128
2 2 2
12.(1)3CO +4e-===C+2CO2- (2)HS-+4H O-8e-===SO2- +9H+
2 3 2 4
解析 (1)要实现CO 的零排放，则阳极生成的CO 需要在阴极消耗掉，据此可写出阴极反应式：3CO +4e-
2 2 2
===C+2CO2- 。(2)由题图2可知，HS-→SO2-
，S元素的化合价升高，失电子，发生氧化反应，a极作负极，
3 4
电极反应式为HS-+4H
O-8e-===SO2-
+9H+。
2 4
13.(1)O +2H++2e-===H O (2)将b极产生的氧气循环利用，用于制备H O (3)反应转移2 mol电子时，阳
2 2 2 2 2
极反应产生2 mol H+并通过质子交换膜移动至阴极室，发生反应，即a极区消耗H+的物质的量与通过质子
交换膜迁移过来的H+的物质的量相等
B
1.(1)NO- +2e-+H O===NO- +2OH- (2)0.1
3 2 2
解析
(1)从装置图分析其电解质溶液呈碱性，则生成NO- 的电极反应式是NO-
+2e-+H
O===NO-
+2OH-。
2 3 2 2
(2)根据电极反应式NO-
+2e-+H
O===NO- +2OH-，NO-
被还原生成0.6 mol
NO-
转移电子为1.2
mol，则NO-
3 2 2 3 2 3
被还原生成NH 转移电子为2 mol-1.2 mol=0.8
mol，由电极反应式NO-
+8e-+6H O===NH ↑+9OH-可计算生
3 3 2 3
成的NH 物质的量为0.1 mol。
3
2.(1)正极
(2)HPbO-
+H ===Pb+OH-+H O
2 2 2
(3)NaOH可循环使用，制备高纯铅的过程中获得电能
解析
(2)由图可知，HPbO- 在正极得到电子生成Pb，电极反应式为HPbO-
+2e-+H O===Pb+3OH-，H 在负
2 2 2 2
极失去电子生成H O，电极反应式为H -2e-+2OH-===2H
O，则电池总反应的离子方程式为HPbO-
2 2 2 2
+H ===Pb+OH-+H O。
2 2
3.(1)CO +2e-+2H+===HCOOH (2)4.6 g
2
解析 (1)由图可知，Pt电极氧元素价态升高失电子，故Pt电极为阳极，电极反应式为2H O-4e-
2
===O +4H+，石墨烯电极为阴极，电极反应式为CO +2e-+2H+===HCOOH。(2)当有0.2 mol H+通过质子交换
2 2
膜时，转移0.2 mol电子，生成0.1 mol HCOOH，质量为0.1 mol×46 g·mol-1=4.6 g。
4.(1)SO2- +4e-+6HCO- ===S↓+3H O+6CO2- (2)2
3 3 2 3
解析
分析可知，该装置中，正极的电极反应式为SO2- +4e-+6HCO-
===S↓+3H
O+6CO2-
，当消耗1 mol
3 3 2 3
亚硫酸根离子，转移4 mol电子，同时消耗6 mol碳酸氢根离子，生成6 mol碳酸根离子，根据电荷守恒，则有4 mol H+通过质子交换膜移向正极，4 mol氢离子可以结合4 mol的碳酸根离子生成4 mol的碳酸氢根
离子，则理论上碳酸氢根离子减少了2 mol。
5.4ZnS+6Li++6e-===3Zn+4Li Zn S
1.5 0.25
1 1
解析 由均摊法可知，LiZnS中Li+和Zn2+共有7个，S2-有8× +6× =4个，由化合价代数和为零可知，
x y 8 2
LiZnS的化学式为Li Zn S。根据题干信息在“充电过程中，发生合金化反应生成LiZn(合金相)”，故
x y 1.5 0.25
ZnS负极充电时得电子有Zn生成，故充电时的电极反应为4ZnS+6Li++6e-===3Zn+4Li Zn S。
1.5 0.25
6.放电 ZnMn O-2xe-===Mn O+xZn2+
x 0.61 0.39 0.61 0.39
7.(1)Fe(CN) 4- -e-===Fe(CN) 3- (2)A
6 6
解析 (1)由图分析可知，电极X中Fe化合价降低，得到电子，作阴极，与电源负极相连；电极Y中Fe化
合价升高，失去电子，作阳极，与电源正极相连；与电源正极相连的一极上的电极反应式为Fe(CN) 4- -e-
6
===Fe(CN) 3- 。(2)由①可知电极X为阴极，电极反应式为Fe(CN) 3- +e-===Fe(CN) 4- ，电极Y为阳极，电
6 6 6
极反应式为Fe(CN) 4- -e-===Fe(CN) 3- ，则循环液1和2中均含有Fe(CN) 3- 和Fe(CN) 4- ，A项正确；由
6 6 6 6
电极X反应可知，循环液1中负电荷数增加，为平衡溶液中电荷，则海水中的钠离子应通过隔膜1移向电
极X；由电极Y反应可知，循环液2中负电荷数减少，为平衡溶液中电荷，则循环液中钾离子应通过隔膜
2进入左室，这样才能保持循环液中的离子不出现交换，隔膜1、2都为阳离子交换膜，B项错误；海水经
处理，HCO-
转换为CO ，CO 的水溶液呈弱酸性，会抑制水的电离，而酸化海水经处理，CO 转化为
3 2 2 2
HCO- ，HCO-
易水解，故水的电离程度：处理后海水1<处理后海水2，C项错误。
3 3
8.PbO NaC-xe-===C+xNa+
2 x y y
解析 给铅酸蓄电池充电时，普鲁士白为正极，连接铅酸蓄电池的PbO 电极，负极为嵌钠硬碳，电极反应
2
式为NaC-xe-===C+xNa+。
x y y
9.H +[Zn(OH) ]2- Zn+2H O+2OH-
2 4 2
解析 由图示可知，左侧电极为电解池的阳极，碱性条件下氢气在阳极失去电子发生氧化反应生成水，右
侧电极为阴极，[Zn(OH) ]2-在阴极得到电子发生还原反应生成锌和氢氧根离子，则电解池的总反应为H +
4 2
[Zn(OH) ]2- Zn+2H O+2OH-。
4 2
10.C H +O2--2e-===CH CHCH +H O
3 8 2 3 2
11.(1)2NO- +12H++10e-===N ↑+6H O (2)44N
3 2 2 A
解析 (1)由图可知，正极的硝酸根离子得到电子在酸性条件下发生还原反应生成氮气，电极反应式是
2NO-
+12H++10e-===N ↑+6H O。(2)协同转化总反应为醋酸根离子、铵根离子、氧气反应生成二氧化碳、
3 2 2
氮气和水：4CH
COO-+4NH+
+11O ===8CO ↑+2N ↑+14H O，电子转移为11O ~44e-~2N ，标准状况下
3 4 2 2 2 2 2 2
44.8 L N (为2 mol)生成时转移电子44 mol，个数是44N 。
2 A
12.(1)负极 (2)CO -6e-+6H-===CH OH+H O (3)90%
2 3 2解析 (1)由信息可知，电解池装置中的离子导体可以传输氢负离子，氢气在惰性电极1上放电生成氢负离
子，氢负离子在惰性电极2上失电子变为氢原子，然后氢原子将二氧化碳还原为甲醇和水，则电极a为电
源的负极。(2)在惰性电极2上氢负离子失电子变为氢原子，然后氢原子将二氧化碳还原为甲醇和水，根据
得失电子守恒和电荷守恒配平电极反应式：CO -6e-+6H-===CH OH+H O。(3)若副反应也同时发生，出口Ⅱ
2 3 2
为CO、CH OH、CO 的混合气，且n(CO)∶n(CH OH)=1∶3，假设生成1 mol CO和3 mol CH OH，转移电
3 2 3 3
3mol×6
子1 mol×2+3 mol×6=20 mol，则惰性电极2的电流效率η为 ×100%=90%。
20mol
