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专题四 电化学 主观题突破 电极反应式书写及电化学计算课件-2024年高考化学二轮复习
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这是一份专题四 电化学 主观题突破 电极反应式书写及电化学计算课件-2024年高考化学二轮复习，共29页。PPT课件主要包含了真题演练，HCOO－＋，H2SO4，从右往左，N2＋6H2O，Na＋，考向预测，×104mol，提高了电流效，O2和较浓的硫酸等内容，欢迎下载使用。
1.[2020·江苏，20(2)]HCOOH燃料电池。研究HCOOH燃料电池性能的装置如图所示，两电极区间用允许K＋、H＋通过的半透膜隔开。①电池负极电极反应式为______________________________________；放电过程中需补充的物质A为________(填化学式)。
②如图所示的HCOOH燃料电池放电的本质是通过HCOOH与O2的反应，将化学能转化为电能，其反应的离子方程式为_________________________________________________________________。
2HCOOH＋2OH－＋O2
2.[2023·北京，16(3)]近年研究发现，电催化CO2和含氮物质( 等)在常温常压下合成尿素，有助于实现碳中和及解决含氮废水污染问题。向一定浓度的KNO3溶液通CO2至饱和，在电极上反应生成CO(NH2)2，电解原理如图所示。①电极b是电解池的_____极。
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.[2023·北京，16(3)]近年研究发现，电催化CO2和含氮物质( 等)在常温常压下合成尿素，有助于实现碳中和及解决含氮废水污染问题。向一定浓度的KNO3溶液通CO2至饱和，在电极上反应生成CO(NH2)2，电解原理如图所示。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为 ＋16e－＋CO2＋18H＋===CO(NH2)2＋7H2O。
3.[2021·湖南，16(4)(5)]氨气中氢含量高，是一种优良的小分子储氢载体，且安全、易储运，可通过下面两种方法由氨气得到氢气。方法Ⅱ.氨电解法制氢气利用电解原理，将氨转化为高纯氢气，其装置如图所示。
(4)电解过程中OH－的移动方向为__________(填“从左往右”或“从右往左”)。
由图可知，通NH3的一极氮元素化合价升高，发生氧化反应，为电解池的阳极，则另一电极为阴极，电解过程中OH－移向阳极，则从右往左移动。
(5)阳极的电极反应式为__________________________________。
2NH3－6e－＋6OH－===
阳极NH3失电子发生氧化反应生成N2，结合碱性条件，电极反应式为2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O。
4.[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_______。
1.(2023·江苏省百校高三下学期第三次联考)近年来，生物电催化技术运用微生物电解池实现了CO2的甲烷化，其工作原理如图所示。(1)微生物电解池实现CO2甲烷化的阴极电极反应式为______________________________。
CO2＋8H＋＋8e－===CH4＋2H2O
由图可知，CO2在阴极得电子生成CH4，根据得失电子守恒和电荷守恒配平电极反应式：CO2＋8H＋＋8e－===CH4＋2H2O。
标准状况下112 m3 CH4的物质的量为 ＝5×103 ml，由电极反应式CO2＋8H＋＋8e－===CH4＋2H2O可知转移电子5×103 ml×8＝4×104 ml。
(2)如果处理有机物[(CH2O)n]产生标准状况下112 m3 CH4，则理论上导线中通过电子的物质的量为____________。
2.(2023·海安高级中学高三下学期3月月考)含苯乙烯的废水会对环境造成严重的污染，可采用电解法进行处理，其工作原理如图(电解液是含苯乙烯和硫酸的废水，pH＝6.2)，已知：·OH(羟基自由基)具有很强的氧化性，可以将苯乙烯氧化成CO2和H2O。
若电路中通过10 ml电子，则有_____ g苯乙烯被羟基自由基完全氧化成CO2和H2O。
苯乙烯被羟基自由基完全氧化成CO2和H2O的关系式为C8H8～8CO2～40e－104 g 40 mlm 10 ml，解得m＝26 g。
3.(2023·海安高级中学高三下学期阶段考试)用电解法可将CO2转化为多种燃料，原理如图所示。
若阴极只生成CO、HCOOH、C2H4，且各产物的生成速率相同，则相同条件下，Pt电极上产生的O2与Cu电极上产生的C2H4的体积比为______。
设阴极生成CO、HCOOH、C2H4的物质的量各为1 ml，则阴极共得到电子的物质的量为2 ml＋2 ml＋6 ml×2＝16 ml，则相同条件下，Pt电极上OH－失电子产生的O2的物质的量为 ＝4 ml，相同条件下，Pt电极上产生的O2与Cu电极上产生的C2H4的体积比为4∶1。
4.(2023·海安高级中学高三下学期模拟)CH4和CO2都是比较稳定的分子，科学家利用电化学装置实现两种分子的耦合转化，其原理如图所示，若生成的乙烯和乙烷的物质的量之比为1∶1，则阳极的电极反应式为_______________________________________。
4CH4＋3O2－－6e－===C2H4＋C2H6＋3H2O
由图可知，电极B为电解池的阳极，甲烷在阳极失去电子与O2－发生氧化反应生成乙烯、乙烷和水，电极反应式为4CH4＋3O2－－6e－===C2H4＋C2H6＋3H2O。
5.(2023·淮阴中学高三下学期一模)含氮化合物(NOx、 等)是环境污染物，可用三维电极法消除其污染。它是在传统的电解槽两电极之间填充粒状或碎屑状材料，填充的粒子电极表面能带电，成为新的一极(第三极)。如图为用三维电极法处理氨氮废水的原理图，石墨板作为阴、阳极，自制活性炭为填充材料，电解一定浓度的(NH4)2SO4、NH4Cl与NaCl的酸性混合溶液来进行模拟。
(1)该装置可以生成大量氧化性更强的·OH，·OH去除 的离子方程式为_________________________________。
===N2↑＋6H2O＋2H＋
(2)相比于传统的二维电极反应系统，三维电极的优点有_______________________________________________________________________________________________。
率；能耗低，能降低运行成本；粒子电极表面会生成许多强氧化性物质，提高了氧化效率
相比于传统的二维电极反应系统，三维电极的电极比表面积增大，提高了电流效率；三维电极能耗低，能降低运行成本，粒子电极表面会生成许多强氧化活性物质，提高了催化效率，没有电催化氧化对阳极的严格要求。
6.(2023·江苏省决胜新高考高三下学期大联考)电解氧化吸收法可以消除氮氧化物污染：其原理如图所示。从A口出来的物质是_______________。电解池阴极的电极反应式为_________________________________。
则阳极室的硫酸浓度会变大，故从A口中出来的物质是O2和较浓的硫酸；
1.[2020·江苏，20(2)]HCOOH燃料电池。研究HCOOH燃料电池性能的装置如图所示，两电极区间用允许K＋、H＋通过的半透膜隔开。①电池负极电极反应式为______________________________________；放电过程中需补充的物质A为________(填化学式)。
②如图所示的HCOOH燃料电池放电的本质是通过HCOOH与O2的反应，将化学能转化为电能，其反应的离子方程式为_________________________________________________________________。
2HCOOH＋2OH－＋O2
2.[2023·北京，16(3)]近年研究发现，电催化CO2和含氮物质( 等)在常温常压下合成尿素，有助于实现碳中和及解决含氮废水污染问题。向一定浓度的KNO3溶液通CO2至饱和，在电极上反应生成CO(NH2)2，电解原理如图所示。①电极b是电解池的_____极。
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.[2023·北京，16(3)]近年研究发现，电催化CO2和含氮物质( 等)在常温常压下合成尿素，有助于实现碳中和及解决含氮废水污染问题。向一定浓度的KNO3溶液通CO2至饱和，在电极上反应生成CO(NH2)2，电解原理如图所示。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为 ＋16e－＋CO2＋18H＋===CO(NH2)2＋7H2O。
3.[2021·湖南，16(4)(5)]氨气中氢含量高，是一种优良的小分子储氢载体，且安全、易储运，可通过下面两种方法由氨气得到氢气。方法Ⅱ.氨电解法制氢气利用电解原理，将氨转化为高纯氢气，其装置如图所示。
(4)电解过程中OH－的移动方向为__________(填“从左往右”或“从右往左”)。
由图可知，通NH3的一极氮元素化合价升高，发生氧化反应，为电解池的阳极，则另一电极为阴极，电解过程中OH－移向阳极，则从右往左移动。
(5)阳极的电极反应式为__________________________________。
2NH3－6e－＋6OH－===
阳极NH3失电子发生氧化反应生成N2，结合碱性条件，电极反应式为2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O。
4.[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_______。
1.(2023·江苏省百校高三下学期第三次联考)近年来，生物电催化技术运用微生物电解池实现了CO2的甲烷化，其工作原理如图所示。(1)微生物电解池实现CO2甲烷化的阴极电极反应式为______________________________。
CO2＋8H＋＋8e－===CH4＋2H2O
由图可知，CO2在阴极得电子生成CH4，根据得失电子守恒和电荷守恒配平电极反应式：CO2＋8H＋＋8e－===CH4＋2H2O。
标准状况下112 m3 CH4的物质的量为 ＝5×103 ml，由电极反应式CO2＋8H＋＋8e－===CH4＋2H2O可知转移电子5×103 ml×8＝4×104 ml。
(2)如果处理有机物[(CH2O)n]产生标准状况下112 m3 CH4，则理论上导线中通过电子的物质的量为____________。
2.(2023·海安高级中学高三下学期3月月考)含苯乙烯的废水会对环境造成严重的污染，可采用电解法进行处理，其工作原理如图(电解液是含苯乙烯和硫酸的废水，pH＝6.2)，已知：·OH(羟基自由基)具有很强的氧化性，可以将苯乙烯氧化成CO2和H2O。
若电路中通过10 ml电子，则有_____ g苯乙烯被羟基自由基完全氧化成CO2和H2O。
苯乙烯被羟基自由基完全氧化成CO2和H2O的关系式为C8H8～8CO2～40e－104 g 40 mlm 10 ml，解得m＝26 g。
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若阴极只生成CO、HCOOH、C2H4，且各产物的生成速率相同，则相同条件下，Pt电极上产生的O2与Cu电极上产生的C2H4的体积比为______。
设阴极生成CO、HCOOH、C2H4的物质的量各为1 ml，则阴极共得到电子的物质的量为2 ml＋2 ml＋6 ml×2＝16 ml，则相同条件下，Pt电极上OH－失电子产生的O2的物质的量为 ＝4 ml，相同条件下，Pt电极上产生的O2与Cu电极上产生的C2H4的体积比为4∶1。
4.(2023·海安高级中学高三下学期模拟)CH4和CO2都是比较稳定的分子，科学家利用电化学装置实现两种分子的耦合转化，其原理如图所示，若生成的乙烯和乙烷的物质的量之比为1∶1，则阳极的电极反应式为_______________________________________。
4CH4＋3O2－－6e－===C2H4＋C2H6＋3H2O
由图可知，电极B为电解池的阳极，甲烷在阳极失去电子与O2－发生氧化反应生成乙烯、乙烷和水，电极反应式为4CH4＋3O2－－6e－===C2H4＋C2H6＋3H2O。
5.(2023·淮阴中学高三下学期一模)含氮化合物(NOx、 等)是环境污染物，可用三维电极法消除其污染。它是在传统的电解槽两电极之间填充粒状或碎屑状材料，填充的粒子电极表面能带电，成为新的一极(第三极)。如图为用三维电极法处理氨氮废水的原理图，石墨板作为阴、阳极，自制活性炭为填充材料，电解一定浓度的(NH4)2SO4、NH4Cl与NaCl的酸性混合溶液来进行模拟。
(1)该装置可以生成大量氧化性更强的·OH，·OH去除 的离子方程式为_________________________________。
===N2↑＋6H2O＋2H＋
(2)相比于传统的二维电极反应系统，三维电极的优点有_______________________________________________________________________________________________。
率；能耗低，能降低运行成本；粒子电极表面会生成许多强氧化性物质，提高了氧化效率
相比于传统的二维电极反应系统，三维电极的电极比表面积增大，提高了电流效率；三维电极能耗低，能降低运行成本，粒子电极表面会生成许多强氧化活性物质，提高了催化效率，没有电催化氧化对阳极的严格要求。
6.(2023·江苏省决胜新高考高三下学期大联考)电解氧化吸收法可以消除氮氧化物污染：其原理如图所示。从A口出来的物质是_______________。电解池阴极的电极反应式为_________________________________。
则阳极室的硫酸浓度会变大，故从A口中出来的物质是O2和较浓的硫酸；
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