2020年化学高考难点专练：难点2 电极反应式的书写

难点2  电极反应式的书写

【命题规律】

电极反应方程式的书写和正误判断属于高频考点，试题主要以元素化合物知识为载体，考查原电池、电解池的工作原理及应用，电极的判断，电极产物的分析，电极反应式和总反应式的书写。命题形式可也是选择题，也可以是填空题，难度以中等或难题为主。考查的核心素养以证据推理与模型认知和变化观念与平衡思想为主。

【备考建议】

2020年高考备考应重点关注的命题点：理论联系实际，以生活、生产内容为题材进行命题。在复习过程中牢记原电池、电解池的工作原理及电极判断的方法规律，即便难度较大，也是万变不离其宗，按基本规律判断书写即可。

【限时检测】（建议用时：30分钟）

1.（2019·新课标Ⅰ卷）利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成，电池工作时MV2+/MV+在电极与酶之间传递电子，示意图如下所示。下列说法错误的是

A. 相比现有工业合成氨，该方法条件温和，同时还可提供电能

B. 阴极区，在氢化酶作用下发生反应H2+2MV2+2H++2MV+

C. 正极区，固氮酶为催化剂，N2发生还原反应生成NH3

D. 电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动

【答案】B

【分析】由生物燃料电池的示意图可知，左室电极为燃料电池的负极，MV+在负极失电子发生氧化反应生成MV2+，电极反应式为MV+—e—= MV2+，放电生成的MV2+在氢化酶的作用下与H2反应生成H+和MV+，反应的方程式为H2+2MV2+=2H++2MV+；右室电极为燃料电池的正极，MV2+在正极得电子发生还原反应生成MV+，电极反应式为MV2++e—= MV+，放电生成的MV+与N2在固氮酶的作用下反应生成NH3和MV2+，反应的方程式为N2+6H++6MV+=6MV2++NH3，电池工作时，氢离子通过交换膜由负极向正极移动。

【详解】A、相比现有工业合成氨，该方法选用酶作催化剂，条件温和，同时利用MV+和MV2+的相互转化，化学能转化为电能，故可提供电能，故A正确；

B、左室为负极区，MV+在负极失电子发生氧化反应生成MV2+，电极反应式为MV+—e—= MV2+，放电生成的MV2+在氢化酶的作用下与H2反应生成H+和MV+，反应的方程式为H2+2MV2+=2H++2MV+，故B错误；

C、右室为正极区，MV2+在正极得电子发生还原反应生成MV+，电极反应式为MV2++e—= MV+，放电生成的MV+与N2在固氮酶的作用下反应生成NH3和MV2+，故C正确；

D、电池工作时，氢离子（即质子）通过交换膜由负极向正极移动，故D正确。

2.（2018·河北省衡水中学高考模拟）我国最近在太阳能光电催化-化学耦合分解硫化氢研究中获得新进展，相关装置如图所示。下列说法正确的是

A. 该制氢工艺中光能最终转化为化学能

B. 该装置工作时，H+由b极区流向a极区

C. a极上发生的电极反应为Fe3++e-=Fe2+

D. a极区需不断补充含Fe3+和Fe2+的溶液

【答案】A

【解析】A、该制氢工艺中光能转化为电能，最终转化为化学能，故A正确；

B、该装置工作时，H＋由b极区放电生成氢气，a极区流向b极区，故B错误；

C、a极上发生氧化反应，失电子，所以a极上发生的电极反应为Fe2＋-e－═Fe3＋，故C错误；

D、该过程涉及两个反应步骤，第一步利用Fe3＋/Fe2＋电对的氧化态高效捕获H2S得到硫和还原态，所以a极区无需不断补充含Fe3＋和Fe2＋的溶液，故D错误。

3.（2019·江苏卷）将铁粉和活性炭的混合物用NaCl溶液湿润后，置于如图所示装置中，进行铁的电化学腐蚀实验。下列有关该实验的说法正确的是

A. 铁被氧化的电极反应式为Fe−3e−Fe3+

B. 铁腐蚀过程中化学能全部转化为电能

C. 活性炭的存在会加速铁的腐蚀

D. 以水代替NaCl溶液，铁不能发生吸氧腐蚀

【答案】C

【分析】本题考查金属铁的腐蚀。根据电解质溶液的酸碱性可判断电化学腐蚀的类型，电解质溶液为酸性条件下，铁发生的电化学腐蚀为析氢腐蚀，负极反应为：Fe-2e-=Fe2+；正极反应为：2H+ +2e-=H2↑；电解质溶液为碱性或中性条件下，发生吸氧腐蚀，负极反应为：Fe-2e-=Fe2+；正极反应为：O2+2H2O +4e-=4OH-。根据实验所给条件可知，本题铁发生的是吸氧腐蚀，据此解题；

【详解】A.在铁的电化学腐蚀中，铁单质失去电子转化为二价铁离子，即负极反应为：Fe-2e-=Fe2+，故A错误；

B.铁的腐蚀过程中化学能除了转化为电能，还有一部分转化为热能，故B错误；

C.活性炭与铁混合，在氯化钠溶液中构成了许多微小的原电池，加速了铁的腐蚀，故C正确；

D.以水代替氯化钠溶液，水也呈中性，铁在中性或碱性条件下易发生吸氧腐蚀，故D错误；

4.（2019·新课标Ⅲ卷）为提升电池循环效率和稳定性，科学家近期利用三维多孔海绵状Zn（3D−Zn）可以高效沉积ZnO的特点，设计了采用强碱性电解质的3D−Zn—NiOOH二次电池，结构如下图所示。电池反应为Zn(s)+2NiOOH(s)+H2O(l)ZnO(s)+2Ni(OH)2(s)。

A. 三维多孔海绵状Zn具有较高的表面积，所沉积的ZnO分散度高

B. 充电时阳极反应为Ni(OH)2(s)+OH−(aq)−e−NiOOH(s)+H2O(l)

C. 放电时负极反应为Zn(s)+2OH−(aq)−2e−ZnO(s)+H2O(l)

D. 放电过程中OH−通过隔膜从负极区移向正极区

【答案】D

【详解】A、三维多孔海绵状Zn具有较高的表面积，吸附能力强，所沉积的ZnO分散度高，A正确；

B、充电相当于是电解池，阳极发生失去电子的氧化反应，根据总反应式可知阳极是Ni(OH)2失去电子转化为NiOOH，电极反应式为Ni(OH)2(s)＋OH－(aq)－e－＝NiOOH(s)＋H2O(l)，B正确；

C、放电时相当于是原电池，负极发生失去电子的氧化反应，根据总反应式可知负极反应式为Zn(s)＋2OH－(aq)－2e－＝ZnO(s)＋H2O(l)，C正确；

D、原电池中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，则放电过程中OH－通过隔膜从正极区移向负极区，D错误。

5.（2019·黑龙江省大庆一中高考模拟）以柏林绿Fe[Fe(CN)6]为代表的新型可充电钠离子电池，其放电工作原理如图所示。下列说法错误的是（    ）

A. 放电时，正极反应为Fe[Fe(CN)6]+2Na++2e－=Na2Fe[Fe(CN)6]

B. 充电时，Mo(钼)箔接电源的负极

C. 充电时，Na+通过交换膜从左室移向右室

D. 外电路中通过0.2mol电子的电量时，负极质量变化为2.4g

【答案】B

【详解】A、根据工作原理，Mg作负极，Mo作正极，正极反应式为Fe[Fe(CN)6]+2Na++2e－=Na2Fe[Fe(CN)6]，故A正确；

B、充电时，电池的负极接电源的负极，电池的正极接电源的正极，即Mo箔接电源的正极，故B说法错误；C、充电时，属于电解，根据电解原理，Na＋应从左室移向右室，故C说法正确；

D、负极上应是2Mg－4e－＋2Cl－=[Mg2Cl2]2＋，通过0.2mol电子时，消耗0.1molMg，质量减少2.4g，故D说法正确。

6.（2019·东北育才学校科学高中部高考模拟）下图是新型镁-锂双离子二次电池,下列关于该电池的说法不正确的是(    )

A. 放电时, Li+由左向右移动

B. 放电时, 正极的电极反应式为Li1-xFePO4+xLi++xe-=LiFePO4

C. 充电时, 外加电源的正极与Y相连

D. 充电时, 导线上每通过1mole-, 左室溶液质量减轻12g

【答案】D

【分析】放电时，左边镁为负极失电子发生氧化反应，反应式为Mg-2e-=Mg2+，右边为正极得电子发生还原反应，反应式为Li1-xFePO4+xLi++xe-=LiFePO4，阳离子移向正极；充电时，外加电源的正极与正极相连，负极与负极相连，结合电子转移进行计算解答。

【详解】A．放电时，为原电池，原电池中阳离子移向正极，所以Li+由左向右移动，故A正确；

B、放电时，右边为正极得电子发生还原反应，反应式为Li1﹣xFePO4+xLi++xe﹣＝LiFePO4，故B正确；

C、充电时，外加电源的正极与正极相连，所以外加电源的正极与Y相连，故C正确；

D、充电时，导线上每通过1mole﹣，左室得电子发生还原反应，反应式为Mg2++2e﹣＝Mg，但右侧将有1molLi+移向左室，所以溶液质量减轻12﹣7＝5g，故D错误。

7.（2019·山东省德州市高考联考模拟）以CH4、O2、熔融Na2CO3组成的燃料电池电解制备N2O5，装置如图所示。下列说法正确的是

A. 石墨1为电池负极，Pt2为电解池阳极

B. 石墨2上的电极反应为：

C. 阳极的电极反应为：N2O4+2HNO3-2e-=N2O5+2H+

D. 每制得1molN2O5，理论上消耗标况下2．8L的CH4

【答案】C

【分析】图中左侧装置为燃料电池，石墨1：通入甲烷的一极为原电池的负极，发生氧化反应，电极反应式为CH4+4CO32—8e-=6CO2，石墨2：通入氧气和CO2的混合气体一极为原电池的正极，发生还原反应，电极反应式为O2+4e-+2CO2=2CO32-，N2O5中氮元素的化合价是+5价，而硝酸中氮元素也是+5价．因此应该在左侧生成N2O5，即在阳极区域生成，据电极反应离子放电顺序可知：Pt2极阴极发生2H++2e-=H2↑的反应，Pt1极阳极为N2O4+2HNO3-2e-═2N2O5+2H+，以此解答该题。

【详解】A.根据上面分析可知石墨1为电池负极，Pt2为电解池阴极，故A错误；

B.石墨2上的电极反应为：O2+4e-+2CO2=2CO32-，故B错误；

C.阳极的电极反应为：N2O4+2HNO3-2e-═2N2O5+2H+，故C正确；

D.电极反应式：CH4+4CO32--8e-=6CO2，N2O4+2HNO3-2e-═2N2O5+2H+，根据转移电子数相等，每制得1molN2O5，理论上消耗标况下CH4 =2.8L，故D错误；

8.（2019·东北三省三校（辽宁实验中学、东北师大附中、哈师大附中）高考联考模拟）高锰酸钾在化工医药、水处理等很多方面有重要应用，可以用电解法制备，装置如下。直流电源采用乙烷—空气的碱性燃料电池。下列说法不正确的是(已知电流效率η=×100%)

A. 电源负极的电极反应式为C2H6-14e-+18OH-=2CO32-+12H2O

B. 该离子交换膜为阴离子交换膜

C. a极为直流电源的正极

D. 若消耗0.02mo1，产生0.055mol，则

【答案】B

【分析】本题考查电极反应式的书写，明确各个电极上发生的反应是解本题关键，注意要结合电解质溶液酸碱性书写电极反应式

【详解】A. 电源负极上乙烷在碱性条件下失电子产生碳酸根离子，反应的电极反应式为C2H6-14e-+18OH-=2CO32-+12H2O，选项A正确；

B. 电解池左侧Pt电极的电极反应为MnO42- -e-=MnO4-，右侧稀氢氧化钾溶液变为浓氢氧化钾溶液，右侧电极反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，钾离子通过离子交换膜进行右侧，故该离子交换膜为阳离子交换膜，选项B不正确；

C. 电解池左侧Pt电极的电极反应为MnO42- -e-=MnO4-，Pt电极为阳极，则a极为直流电源的正极，选项C正确；

D. O2发生的电极反应为O2+4e-+2H2O=4OH-，若消耗0.02mo1O2，转移电子数为0.02mo1×4=0.08mol，根据电极反应MnO42- -e-=MnO4-，产生0.055mol，转移电子数为0.055mol，电流效率η=×100%=68.75%，选项D正确。

9.（2019·山东省济南外国语学校高考模拟）已知高能锂离子电池的总反应式为2Li+FeSFe+Li2S，LiPF6·SO( CH3)2为电解质，用该电池为电源电解含镍酸性废水并得到单质Ni的实验装置如图所示。下列说法不正确的是

A. 电极Y应为Li

B. 电解过程中，b中NaCl溶液的物质的量浓度将不断减小

C. X极反应式为FeS+2Li++2e-Fe+Li2S

D. 若将图中阳离子膜去掉，将a、b两室合并，则电解反应总方程式发生改变

【答案】B

【详解】A. 由于c中反应为Ni2++2e-=Ni，故c室为阴极室，则电极Y为Li，选项A正确；

B. 由于c中Ni2+不断减少，Cl-通过阴离子膜从c移向b，a中OH-放电不断减少，Na+通过阳离子膜从a移向b，所以b中NaCl溶液的物质的量浓度不断增大，选项B错误；

C. X为正极，FeS得电子，电极反应式为FeS+2Li++2e-Fe+Li2S，选项C正确；

D. 若去掉阳离子膜，Cl-在阳极放电生成Cl2，电解反应总方程式发生改变，选项D正确。

10.（2019·陕西省宝鸡市宝鸡中学高考模拟）最近报道的一种处理垃圾渗滤液并用其发电的示意图如下。装置工作时，下列说法不正确的是

A. 化学能转变为电能

B. 盐桥中K+向X极移动

C. 电子由X极沿导线流向Y极

D. Y极发生的反应为2NO3-+10e-+12H+=N2+ 6H2O，周围pH增大

【答案】B

【分析】根据题意，利用该装置发电，说明该装置为原电池装置，根据图象，NH3在X电极上转化成N2，N的化合价由－3价→0价，化合价升高，根据原电池工作原理，即X电极为负极，Y电极为正极；

【详解】根据题意，利用该装置发电，说明该装置为原电池装置，根据图象，NH3在X电极上转化成N2，N的化合价由－3价→0价，化合价升高，根据原电池工作原理，即X电极为负极，Y电极为正极；

A、该装置为原电池，将化学能转化成电能，故A说法正确；

B、根据原电池工作原理，阳离子向正极移动，即K＋向Y电极移动，故B说法错误；

C、根据原电池的工作原理，电子从X电极经外电路流向Y电极，故C说法正确；

D、根据图象，Y电极上NO3－→N2，化合价降低，电极反应式为2NO3－＋12H＋＋10e－=N2＋6H2O，消耗H＋，因此pH增大，故D说法正确。