专题四　主观题突破　电极反应式的书写及电化学计算--2025年高考化学大二轮专题复习课件+讲义+专练

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1.分析电化学装置的物质变化书写电极反应式(1)确定装置类型原电池：外接用电器、电压表、负载等；电解池：外接电源或题干给出信息；二次电池：放电为原电池、充电为电解池。
(2)“四步法”书写电极反应式
2.已知总反应式，书写电极反应式(1)书写三步骤步骤一：根据电池总反应式，标出电子转移的方向和数目(ne-)。步骤二：找出正(阴)、负(阳)极，失电子的电极为负(阳)极；确定溶液的酸碱性。步骤三：写电极反应式。负(阳)极反应：还原剂-ne-===氧化产物正(阴)极反应：氧化剂+ne-===还原产物
(2)书写技巧若某电极反应式较难写出时，可先写出较易的电极反应式，然后根据得失电子守恒，用总反应式减去较易的电极反应式，即可得出较难写出的电极反应式。
例　盐酸羟胺(NH3OHCl)是一种常见的还原剂和显像剂，其化学性质类似NH4Cl。工业上采用如图所示装置进行制备。不考虑溶液体积的变化。
回答下列问题：(1)正极反应式为　 　　　。 (2)负极反应式为　　　　 。 (3)理论上，当有标准状况下3.36 L H2参与反应时，左室溶液质量增加　　　 g。 
NO+3e-+4H+===NH3OH+
H2-2e-===2H+
1.[2024·浙江1月选考，19(1)]某研究小组采用电化学方法将CO2转化为HCOOH，装置如图。电极B上的电极反应式是　　　 　　　　　　　　　。 
CO2+2e-+2H+===HCOOH
反应ⅲ生成O2，O2将NO氧化
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。
②电解过程中生成尿素的电极反应式是______　　　 　　 。 
+16e-+CO2+18H+===CO(NH2)2+7H2O
a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。
4.[2023·湖南，17(2)]工业上以粗镓为原料，制备超纯Ga(CH3)3的工艺流程如下：
已知：金属Ga的化学性质和Al相似，Ga的熔点为29.8 ℃。
“电解精炼”装置如图所示，电解池温度控制在40~45 ℃的原因是_____　　　 　　　　，阴极的电极反应式为__________　 。 
生成的Ga为液体，便于从出料口流出
+3e-===Ga+4OH-
5.[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+4H2O 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　　　。 
2H2O+4h+===O2+4H+
COBr2+2CH3OH===CO(OCH3)2+2HBr　作催化剂
2H2O+2e-===2OH-+H2↑　10·OH+CH2ClCH2Cl―→2CO2↑+2HCl+6H2O
(1)Fe3++e-===Fe2+、O2+2H++2e-===H2O2(2)84 ml
(1)惰性电极2到电源正极、电源负极到惰性电极1(2)3H2-6e-+2N3-===2NH3(3)1∶6
(1)O2+2H++2e-===H2O2(2)将b极产生的氧气循环利用，用于制备H2O2(3)反应转移2 ml电子时，阳极反应产生2 ml 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
1.H2还原CO电化学法制备甲醇(CO+2H2===CH3OH)的工作原理如图所示。放电时，电子由电极____(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　　 ml。 
根据总反应CO+2H2===CH3OH可知，氢气在电极b发生氧化反应，b为负极发生反应：H2-2e-===2H+，电子流出；a为正极发生反应：CO+4e-+4H+===CH3OH，消耗的氢离子由负
极区补充，因此通入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 ml，转移2 ml电子。
2.光催化CO2制甲醇技术也是研究热点。铜基纳米光催化材料还原CO2的机理如图所示，光照时，低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，H2O直接转化为O2的电极反应式为______________　　　　 。 
2H2O+4h+===
3.SO2和NOx是主要大气污染物，利用如图装置可同时吸收SO2和NO。
此装置中a是电源的　　极，阳极电极反应式为______________________　　　 。 
4.“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 ml Al2(C2O4)3时，电路中转移的电子的物质的量为　　　 ml。 
5.NO2、O2和熔融KNO3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 NO2转移电子数为　　　。 
6.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________________________　　　　　　　　　　。
2H2O+2e-===2OH-+H2↑
10·OH+CH2ClCH2Cl―→
2CO2↑+2HCl+6H2O
7.早在20世纪已有科学家设计通过CH3OH/CO电化学氧化合成碳酸二甲酯(DMC)，阳极发生的反应分3步进行：第一步：2Br--2e-===Br2第二步：CO+Br2===COBr2则第三步反应的化学方程式为_______　　　　　 　　；Br-在总反应中的作用是　　　　 。
2CH3OH===CO(OCH3)2+2HBr
8.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 ml苯酚，则理论上电路中通过电子的物质的量为　　　　。 
Fe3++e-===Fe2+、O2+
2H++2e-===H2O2
9.基于催化剂s⁃SnLi的CO2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CO2的物质的量为　　　　。 
4OH--4e-===2H2O
10.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NH3的电极反应式为______________　　　　 。 
正极、电源负极到惰性电极1
3H2-6e-+2N3-
(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NaNO2污水，则理论上阴极区与阳极区溶液质量变化的差为　　　g。
HS-+4H2O-8e-===
13.传统方法制备H2O2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H2O2，并用其处理有机废水，过程如图甲。电解制备H2O2装置如图乙所示。
(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______________　 　　　。 
将b极产生的氧气循环利用，用于制备H2O2
(3)pH过高时H2O2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____________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
反应转移2 ml电子时，阳极反应产生2 ml 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
(1)CO2+2e-+2H+===HCOOH(2)4.6 g
4ZnS+6Li++6e-===3Zn+
PbO2　NaxCy-xe-===Cy+xNa+
C3H8+O2--2e-===CH2==CHCH3+H2O
(1)负极(2)CO2-6e-+6H-===CH3OH+H2O(3)90%
1.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。
(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：___________________________________　　　　 。 
NaOH可循环使用，制备高纯铅的过程中获得电能
3.在铜基配合物的催化作用下，利用电化学原理可将CO2转化为碳基燃料(包括CO、烷烃和羧酸等)，其装置原理如图所示。(1)图中生成甲酸的电极反应式为_________　　　 　　　　。 
2H+===HCOOH
(2)当有0.2 ml H+通过质子交换膜时，理论上最多生成HCOOH的质量为　　　　。
4.少量的SO2经Na2CO3溶液洗脱处理后，所得洗脱液主要成分为Na2CO3、NaHCO3和Na2SO3，利用生物电池技术，可将洗脱液中的Na2SO3转化为单质硫(以S表示)回收。(1)该装置中，正极的电极反应式为____________　　　 　　　　 。 
5.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LixZnyS的电极反应式为___________________________　　　 　　　　(x和y用具体数字表示)。 
6.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.科学家通过使用双极膜电渗析法来捕获和转化海水中的CO2，其原理如图所示。(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2D.该方法可以同时将海水进行淡化
8.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(Cy)为基底材料的嵌钠硬碳(NaxCy)和锰基高锰普鲁士白Na2Mn[Mn(CN)6]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“PbO2”)极，钠离子电池负极的电极反应式为_____　　　　 。 
-xe-===Cy+xNa+
9.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)4]2-，电解池中发生总反应的离子方程式为_______________　　　　　　　　　 。
H2+[Zn(OH)4]2-
Zn+2H2O+2OH-
10.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C3H8电化学脱氢制CH2==CHCH3的工艺，装置如图，则C3H8生成CH2==CHCH3的电极反应式为　　　　 。 
11.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CO2和N2，如图所示，其中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 N2生成时转移电子数是　　　。 
12.中科院研究出首例在室温条件超快传输的氢负离子导体LaHx，某小组据此设计了如图装置，以电化学方法进行反应：CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH=-49.5 kJ·ml-1。
(1)电极a为电源的　　　(填“正极”或“负极”)。 
(2)生成CH3OH的电极反应式为_______　　　　　　　　　　。 
+6H-===CH3OH+H2O