2022届高三化学一轮复习化学反应原理03电极反应方程式书写专练含解析

电极反应方程式书写专练

填空题（共13题）

1．I.人们运用原电池原理制作了多种电池，以满足不同的需要。以下各种电池广泛运用于日常生活、生产和科学技术等方面，请根据题中提供的信息填空：

(1)目前常用的镍(Ni)镉(Cd)电池，其电池总反应可表示为：Cd+2NiO(OH)+2H2O2Ni(OH)2+Cd(OH)2，已知Ni(OH)2和Cd(OH)2均难于溶水但能溶于酸。正极的反应式是___。

(2)一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图：电极A上CO参与的电极反应为__。

(3)磷酸亚铁锂电池工作时的总反应为Li1-xFePO4+LixC6LiFePO4+6C，则放电时，正极的电极反应式为____。

(4)如图是瑞典ASES公司设计的曾用于驱动潜艇的液氨—液氧燃料电池的示意图，该燃料电池工作时，电池的总反应方程式___，负极的电极反应式为___。

II.现有短周期元素X形成的单质A与NaOH溶液反应，有如图转化关系(若产物中有水生成则省略未表示出来)。

(5)常温常压下，若A为非金属固态单质，且其在电子工业中有着重要的用途，则工业制取A化学方程式为___。

2．(原电池中陌生电极反应式的书写)以固体氧化物为电解质(能传导O2-)的新型N2H4燃料电池，属于环境友好电池(产物对环境无污染)，其结构如图所示：

电极甲上发生的电极反应为___________。

3．(电解池中陌生电极反应式的书写)直接电解吸收也是脱硝的一种方法，用6%的稀硝酸吸收NOx生成HNO2(一元弱酸)，再将吸收液导入电解槽电解，使之转化为硝酸。电解装置如下图所示。

①图中b应连接电源的___________(填“正极”或“负极”)。

②阳极的电极反应式为___________。

4．氯碱工业是高能耗产业，一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺节能超过30%。在这种工艺设计中，相关物料的传输与转化关系如图所示，其中的电极未标出，所用的离子交换膜都只允许阳离子通过。

(1)图中X、Y分别是___、___(填化学式)，比较图示中a%与b%的大小___。

(2)写出燃料电池B中的电极反应：正极：___。负极：___。

(3)这种设计的主要节能之处在于(写出两处)___；___。

5．(1)写出CH4和Cl2在光照的条件下生成CH3Cl的化学反应方程式___。

(2)如图原电池中氢离子流向___极(填“锌”或“铜”)，正极电极反应式___，负极电极反应式___。

6．美国阿波罗宇宙飞船上使用了一种新型发电装置——氢氧燃料电池,其构造如图所示，其中A、B两个电极均由多孔的碳块组成。

(1)①该电池的正极通入的气体是______，一段时间后正极区域溶液的pH值将________，负极的电极反应方程式为__________。

②若该电池工作时溶液中增加了1 mol H2O，则理论上电路中通过电子的物质的量为____。

(2)若将反应：Cu+2FeCl3=CuCl2+2FeCl2，设计成原电池。请写出负极材料_________，正极的电极反应方程式为__________。

(3)锌锰电池以锌皮、石墨棒为电极材料,电池工作时电流从____流向____(填“锌皮”或“石墨棒”)

7．(1)利用原电池检测CO的原理如图所示，完成下列问题：

负极反应式为______________________，正极反应式为______________________。电池总反应为______________________________________________。

(2)废气中的发电原理如图所示，完成下列问题：

负极反应式为______________________，正极反应式为__________________________________________。电池总反应为______________________________________________。

8．据图回答下列问题：

(1)若烧杯中溶液为氢氧化钠溶液，则负极为________(填Mg或Al)，总反应方程式为______。

(2)美国阿波罗宇宙飞船上使用了一种新型装置，其构造如下图所示：A、B两个电极均由多孔的碳块组成。该电池的正极反应式为：___________________________。

(3)如果将上述装置中通入的H2改成CH4气体，也可以组成一个原电池装置，电池的总反应方程式为：CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O，则该电池的负极反应式为：____________。

9．氮氧化物的任意排放会造成酸雨、光化学烟雾等环境污染问题，有效处理氮氧化物目前已经成为一项重要的研究课题。

Ⅰ．利用燃料电池的原理来处理氮氧化物是一种方向。装置如图所示，在处理过程中石墨电极Ⅰ上反应生成一种氧化物Y。

(1)写出氧化物Y的化学式________。

(2)电流的流向：石墨Ⅰ_________石墨Ⅱ(填“→”或“←”)；石墨Ⅱ的电极反应式为________。

(3)当外电路每转移2 mol e-时理论上可以处理标准状况下的NO2________L。

Ⅱ．用间接电化学法对大气污染物NO进行无害化处理，其原理示意如图所示(质子膜允许H+和H2O通过)

(4)图中电极Ⅰ应接电源的_________(填“正极”或“负极”)，接通电源工作一段时间后，电极Ⅰ附近的pH将________(填“增大”、“减小”或“不变”)。

(5)吸收塔中发生反应的离子方程式为________________________________________。

10．(1)如图所示，若C为浓硝酸，电流表指针发生偏转，B电极材料为Fe，A电极材料为Cu，则B电极的电极反应式为______，A电极的电极反应式为______；反应进行一段时间后溶液C的pH将______(填“升高”“降低”或“基本不变”)。

(2)我国首创以铝­空气­海水电池作为能源的新型的海水标志灯，以海水为电解质溶液，靠空气中的氧气使铝不断氧化而产生电流，只要把灯放入海水数分钟，就会发出耀眼的白光。则电源的负极材料是______，正极反应为______。

(3)熔盐电池具有高的发电效率，因而受到重视， 可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，CO为负极燃气，空气与CO2的混合气为正极助燃气，制得在650 ℃下工作的燃料电池，完成有关电池反应式。负极反应式为2CO＋2CO-4e-=4CO2，正极反应式为______。

11．（1）如图装置(Ⅰ)为以NaOH溶液为电解质溶液的氢氧燃料电池。装置(Ⅰ)中a和b为气体进口，其中a口进入的是(填名称)____，写出电极②发生反应的电极反应式______。

（2）将质量相等的铁片和铜片用导线相连浸入500mL硫酸铜溶液中构成如图的装置：（以下均假设反应过程中溶液体积不变）。

①铁片上的电极反应式为_____。

②溶液中的铜离子移向____（填铁电极或铜电极）。

12．二氧化硫在生产和生活中有着广泛的用途。

(1)用足量NaOH溶液吸收尾气中的SO2，反应的离子方程式为_______；吸收后的浓溶液可用图1的装置再生循环脱硫，并制得硫酸，电极a的电极反应为_______，乙是_______。

(2)可设计二氧化硫空气质子交换膜燃料电池处理尾气中的二氧化硫，原理如图2所示。其能量转化的主要形式是_______，c电极是__极，移动的离子及方向是_______。

13．SO2是主要的大气污染气体，利用化学反应原理是治理污染的重要方法。工业上用Na2SO3吸收尾气中SO2使之转化为NaHSO3，再以SO2为原料设计原电池，然后电解(惰性电极)NaHSO3制取H2SO4，装置如下：

(1)甲图中A电极上的反应式为___________。

(2)甲图中B与乙图___________(填“C”或“D”)极相连，进行电解时乙图Z中Na＋向___________(填“Y”或“W”)中移动。

(3)该电解池阴极的电极反应式为___________；阳极的电极反应式为_________________。

参考答案

1．2NiO(OH)+2e-+2H2O=2Ni(OH)2+2OH-    CO-2e-+CO=2CO2    Li1-xFePO4+xLi++xe-=LiFePO4    4NH3+3O2=2N2+6H2O    2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O    2C+SiO22CO↑+Si   

【详解】

I.(1)由电池的总反应可知，该电池放电时，镉在负极上被氧化生成氢氧化镉、氢氧化氧镍在正极上被还原生成氢氧化镍，故正极的反应式是2NiO(OH)+2e-+2H2O=2Ni(OH)2+2OH-；

(2)由该燃料电池原理示意图可知，燃料由电极A通入、氧气和二氧化碳由电极B通入，则A为负极、B为正极，电极A上CO参与的电极反应为CO-2e-+CO=2CO2；

(3)放电时，正极上Li1-xFePO4得电子生成LiFePO4，则正极的电极反应式Li1-xFePO4+xLi++xe-=LiFePO4；

(4)液氨—液氧燃料电池中液氨为负极，失电子生成氮气；氧气为正极，得电子生成水，故电池的总反应方程式4NH3+3O2=2N2+6H2O，负极的电极反应式为2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O；

Ⅱ.(5)A为非金属固态单质，且其在电子工业中有着重要的用途，则A为Si，工业上制取硅的化学方程式为2C+SiO22CO↑+Si。

2．N2H4＋2O2－－4e-=N2↑＋2H2O

【详解】

结合该电池产物对环境无污染可知，产物为N2和H2O，电极甲上肼失去电子，发生氧化反应，电极反应式为N2H4-4e-＋2O2-=N2↑＋2H2O。

3．负    HNO2-2e-＋H2O=3H＋＋NO   

【分析】

根据已知稀硝酸吸收氮的氧化物生成亚硝酸，亚硝酸在电解的作用下生成硝酸，根据氮的化合价的变化，+3价变为+5价，化合价升高，失去电子，在阳极发生氧化反应，根据图示判断a为阳极，b为阴极，利用电子、电荷、原子守恒书写电极反应式。

【详解】

由实验目的知，a极上HNO2转化为HNO3，N元素化合价升高，发生氧化反应，则a极为阳极，电极反应式为HNO2-2e-＋H2O===3H＋＋。b极为阴极，电极反应式为2H＋＋2e-===H2↑，应接外加电源的负极。

4．Cl2    H2    a%<b%    O2+4e-+2H2O=4OH-    2H2-4e-+4OH-=4H2O    燃料电池可以补充电解池消耗的电能(降低能耗)    提高产出碱液的浓度   

【分析】

燃料电池中通入空气(或氧气)的一极为正极，所以燃料电池右侧为正极，左侧为负极；装置左侧进入饱和NaCl溶液，出来稀NaCl溶液，而离子膜为阳离子交换膜，所以左侧Cl-被氧化生成氯气，为电解池阳极，右侧为电解池阴极，水电离出的氢离子被还原为氢气，同时产生OH-。

【详解】

(1)根据分析可知X为阳极产生的Cl2，Y为阴极产生H2；燃料电池中右侧为燃料电池的正极，电极反应为O2+4e-+2H2O=4OH-，生成氢氧根，同时左侧的Na+经离子膜迁移到正极，所以a%＜b%；

(2)燃料电池中正极氧气得电子被还原，电解质溶液显碱性，电极反应为O2+4e-+2H2O=4OH-；负极氢气失电子被氧化，电解质溶液显碱性，所以生成水，电极反应为2H2-4e-+4OH-=4H2O；

(3)这种设计的主要节能之处在于燃料电池可以补充电解池消耗的电能(降低能耗)，同时可以提高产出碱液的浓度。

5．    铜           

【详解】

(1)CH4和Cl2在光照的条件下发生取代反应，CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和HCl等，生成CH3Cl的化学反应方程式为： ；

(2)原电池工作时阳离子移向正极，如图原电池中锌为负极、铜为正极，氢离子流向铜极，正极发生还原反应，则氢离子得到电子被还原，电极反应式，负极发生氧化反应，则锌失去电子被氧化，电极反应式 。

6．氧气    增大        2mol    Cu        石墨棒    锌皮   

【详解】

(1)①氢氧燃料电池，可知该电池的正极通入的气体是氧气，该装置的电解液是氢氧化钾，碱性环境，一段时间后正极区域，氧气得电子生成OH-，故溶液的pH值将增大；负极氢气发生氧化反应，电极反应方程式为；

②若该电池的总反应为：，则工作时溶液中增加了1 mol H2O，则理论上电路中转移电子的物质的量为2mol；

(2)若将反应：Cu+2FeCl3=CuCl2+2FeCl2，设计成原电池，则负极材料为铜，正极铁离子发生还原反应，电极反应方程式为；

(3)锌锰电池以锌皮、石墨棒为电极材料，锌作负极，石墨棒为正极，则电池工作时电流从石墨棒流向锌皮。

7．                       

【详解】

(1)CO为还原剂，在负极发生氧化反应，负极反应式为；

为氧化剂，在正极发生还原反应，正极反应式为，

电池总反应为，故本题答案为：；；；

(2)为还原剂，在负极发生氧化反应，负极反应式为，

为氧化剂，在正极发生还原反应，正极反应式为，

电池总反应，故本题答案为：；；。

8．Al    2Al＋2NaOH＋2H2O＝2NaAlO2＋3H2↑    O2＋2H2O＋4e－＝4OH－    CH4＋10OH－－8e－＝CO32－＋7H2O   

【解析】

【详解】

（1）如图装置为原电池，若烧杯中溶液为氢氧化钠溶液，由于铝能与氢氧化钠溶液反应，则负极是铝，镁是正极，总反应式为2Al＋2NaOH＋2H2O＝2NaAlO2＋3H2↑。

（2）氧气得到电子发生还原反应，在正极通入，电解质溶液显碱性，则正极反应式为O2＋2H2O＋4e－＝4OH－。

（3）甲烷失去电子发生氧化反应，在负极通入，电解质溶液显碱性，则该电池的负极反应式为CH4＋10OH－－8e－＝CO32－＋7H2O。

【点睛】

该题的难点是正负极判断：首先原电池正、负极的判断基础是自发进行的氧化还原反应，如果给出一个化学反应方程式判断正、负极，可以直接根据化合价的升降来判断，发生氧化反应的一极为负极，发生还原反应的一极为正极。其次判断电极时，不能简单地依据金属的活泼性来判断，要看反应的具体情况，如：a.Al在强碱性溶液中比Mg更易失电子，Al作负极，Mg作正极；b.Fe、Al在浓HNO3中钝化后，比Cu等金属更难失电子，Cu等金属作负极，Fe、Al作正极。

9．N2O5    ←    O2+4e-+2N2O5═4    44.8    负极    不变    2NO + 2S2O+2H2O ═ 4HSO+N2   

【分析】

Ⅰ．通氧气的电极为正极，O2得到电子与N2O5作用生成NO3-；该电池中，NO2、O2发生反应生成N2O5。Ⅱ．HSO3-在电极I上转化为S2O，过程中S的化合价降低，得到电子发生还原反应，则电极I为阴极，电极反应：2HSO+2e-+2H+═S2O+2H2O，则电极Ⅱ为阳极，发生电极反应：4OH--4e-=O2↑+2H2O，电解池中阳离子向阴极移动，电解池中H+通过质子膜向电极I处移动，处理NO时，产生HSO3-进入电解池，O2逸出电解池，S2O流出电解池，吸收塔中通入NO和S2O离子反应，生成N2和HSO，所以反应方程式为：2NO+2S2O+2H2O=N2+4HSO。

【详解】

(1)通氧气的电极为正极，则石墨Ⅱ电极为正极；O2得到电子与N2O5作用生成NO，氧化物Y的化学式N2O5。故答案为：N2O5；

(2)通氧气的电极为正极，则石墨Ⅱ电极为正极，石墨Ⅰ为负极，电流的流向：石墨Ⅰ←石墨Ⅱ(填“→”或“←”)；石墨Ⅱ的电极反应式为O2+4e-+2N2O5═4。故答案为：←；O2+4e-+2N2O5═4；

(3)该电池中，NO2、O2发生反应生成N2O5，该电池反应的方程式4NO2+O2=2N2O5，每处理4molNO2转移4mol电子，当外电路每转移2 mol e-时理论上可以处理标准状况下的NO244.8L。故答案为：44.8；

(4)HSO3-在电极I上转化为S2O，过程中S的化合价降低，得到电子发生还原反应，则电极I为阴极，图中电极Ⅰ应接电源的负极(填“正极”或“负极”)，接通电源工作一段时间后，电解池中阳离子向阴极移动，电解池中H+通过质子膜向电极I处移动，电极Ⅰ附近的pH将不变(填“增大”、“减小”或“不变”)。故答案为：负极；不变；

(5)吸收塔中通入NO和S2O离子反应，生成N2和HSO，吸收塔中发生反应的离子方程式为2NO + 2S2O+2H2O ═ 4HSO+N2。故答案为：2NO + 2S2O+2H2O ═ 4HSO+N2。

10．        升高    铝           

【详解】

(1)因常温下Fe与浓硝酸会发生钝化，因此Fe、Cu与浓硝酸形成原电池时，铜反应作负极，铁作正极，Cu电极反应为：，Fe电极上发生反应为：，由正极反应可知，反应过程中消耗氢离子，导致溶液C中氢离子浓度下降，pH值升高，故答案为：；；升高；

(2)铝­空气­海水电池，原理是铝与空气中的氧气发生反应，铝作负极，氧气在正极发生反应，正极反应式为：，故答案为:铝;;

(3)CO为负极燃气，空气与CO2的混合气为正极助燃气，可知总反应为：2CO+O2=2CO2，负极反应式为2CO＋2CO-4e-=4CO2，则正极反应式=总反应式-负极反应式，可得：，故答案为：。

11．氢气    O2+4e-+2H2O=4OH-    Fe-2e-=Fe2+    铜电极   

【解析】

【分析】

根据原电池和燃料电池原理判断正负极，书写相关电极反应式。

【详解】

（1）燃料电池通燃料的一极为负极，通氧气的一极为正极，a为电子流出的负极，故a通氢气，b为正极，氧气得电子发生还原反应，O2+4e-+2H2O=4OH-，故答案为氢气；O2+4e-+2H2O=4OH-；

（2）①如图所示，活泼金属铁作为负极，失电子发生氧化反应，铁片上的电极反应式为Fe-2e-=Fe2+；

②溶液中铜离子得电子，发生还原反应，铜离子在正极得电子，所以溶液中的铜离子移向铜电极。

12．SO2+2OH-=+H2O    2H2O+2e-= H2↑+2OH-(或2H++2e-=H2↑)    浓度较大的H2SO4溶液    化学能转化成电能    负    H+由c电极通过质子交换膜向d电极移动   

【详解】

(1)用足量NaOH溶液吸收尾气中的SO2，反应生成亚硫酸钠，反应的离子方程式为SO2+2OH-=SO32-+H2O；吸收后的浓溶液可再生循环脱硫，并制得硫酸，根据图示，电极a为阴极，溶液中的氢离子放电发生还原反应，电极反应为2H2O+2e-= H2↑+2OH-(或2H++2e-=H2↑)，电极b为阳极，SO32-在阳极发生氧化反应生成硫酸，因此乙是浓度较大的H2SO4溶液，故答案为SO2+2OH-=SO32-+H2O；2H2O+2e-= H2↑+2OH-(或2H++2e-=H2↑)；浓度较大的H2SO4溶液；

(2)二氧化硫空气质子交换膜燃料电池属于原电池，原电池的能量转化是化学能转化成电能，二氧化硫为燃料，在负极上发生氧化反应，通入空气的电极为正极，因此c电极是负极，溶液中的氢离子由c电极通过质子交换膜向d电极移动，故答案为化学能转化成电能；负；H+由c电极通过质子交换膜向d电极移动。

13．SO2＋2H2O-2e-=4H＋＋SO    D    Y    2HSO＋2e-=2SO＋H2↑    HSO＋H2O-2e-=SO＋3H＋   

【详解】

(1)根据图示，SO2失电子生成H2SO4，所以A是负极，SO2在A极失去电子生成硫酸，A电极上的反应式为SO2＋2H2O-2e-=4H＋＋SO。

(2)甲中A为负极，B为正极，因为乙中C极附近加入NaHSO3得到Na2SO3，说明C极氢离子得电子生成H2，所以C是阴极、D是阳极，D连接电源的负极，即B连接D；进行电解时阳离子移向阴极，Na＋向阴极移动，即向Y中移动。

(3)阴极是HSO得电子生成SO和H2，阴极反应式是2HSO＋2e-=2SO＋H2↑；右侧为阳极室，阳极HSO失电子生成H2SO4，阳极反应式是HSO＋H2O-2e-=SO＋3H＋。